EP2879805B1 - Düsenanordnung - Google Patents

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EP2879805B1
EP2879805B1 EP13753540.7A EP13753540A EP2879805B1 EP 2879805 B1 EP2879805 B1 EP 2879805B1 EP 13753540 A EP13753540 A EP 13753540A EP 2879805 B1 EP2879805 B1 EP 2879805B1
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EP
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conical element
conical
nozzle arrangement
channels
cross
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Frank Bartels
Jürgen Rawert
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BARTELS, FRANK
RAWERT, JUERGEN
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Aworth Chris
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    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B05B1/08—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 of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators
    • B05B1/083—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 of pulsating nature, e.g. delivering liquid in successive separate quantities ; Fluidic oscillators the pulsating mechanism comprising movable parts
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
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    • B05B15/52—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles
    • B05B15/525—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles by increasing the cross section of the discharge openings
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/08—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point
    • B05B7/0892—Spray pistols; Apparatus for discharge with separate outlet orifices, e.g. to form parallel jets, i.e. the axis of the jets being parallel, to form intersecting jets, i.e. the axis of the jets converging but not necessarily intersecting at a point the outlet orifices for jets constituted by a liquid or a mixture containing a liquid being disposed on a circle
    • 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
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening

Definitions

  • the channel exits are designed so that there is more than one impact point for the fluid jets in the area spaced from the top surface of the conical element.
  • a central passage within the conical element which will alter the jet properties of the cloud of particles into a more forward-looking nebula.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Description

    1. Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenanordnung zum Zerstäuben eines Fluidstromes, der unter einem Druck zugeführt wird, in feine Tröpfchen, die z.B. für die Verabreichung eines Medikamentes durch Inhalieren, für das Liefern von Düften und dergleichen geeignet sind.
    • 2. Beschreibung des Standes der Technik
  • Die DE 10 2006 058756 A1 beschreibt eine derartige Düsenanordnung, die aufweist:
    • ein konisches Element mit einer oberen Fläche, einer unteren Fläche und einer Außenfläche, die an die obere und die untere Fläche angrenzt, wobei die Außenfläche eine Vielzahl von darin gebildeten Nuten hat, die sich zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche erstreckt; und
    • ein mit einer Ausnehmung versehenes Gegenelement, das dazu ausgelegt ist, das konische Element aufzunehmen und das eine Innenfläche hat, so dass die Nuten wenigstens teilweise von der Innenfläche abgedeckt sind, um eine Vielzahl von Kanälen zu bilden;
    wobei die Kanäle Ausgänge definieren, um einen jeweiligen Fluidstrahl auszulassen, der auf wenigstens einen anderen Fluidstrahl in einem Bereich beabstandet von der oberen Fläche des konischen Elementes auftrifft, um somit den Fluidstrom zu zerstäuben, und
    wobei das konische Element entlang einer für das konische Element definierten Achse bewegbar ist, um den effektiven Querschnitt der Düsenanordnung zu vergrößern oder zu verkleinern.
  • Als Beispiel beschreibt die US 6,503,362 B1 beispielsweise beschreibt eine Düsenanordnung zur Verwendung beim Zerstäuben und Erzeugen von Sprühnebeln aus einem Fluid. Die Düsenanordnung umfasst zwei Elemente, jedes mit im Allgemeinen planen Flächen, die miteinander verbunden sind. Ein erster Satz aus Kanälen ist in der im Allgemeinen planen Fläche eines ersten der Elemente gebildet, um, im Zusammenwirken mit der im Allgemeinen planen Fläche des zweiten der Elemente, eine Vielzahl von Düsenausgangsdurchlässen zu bilden, die dazu ausgelegt sind, eine Vielzahl von Fluidstrahlen auszulassen, die aufeinandertreffen, um somit einen Fluidstrom zu zerstäuben. Die Anordnung arbeitet so, dass Mikrostrahlen verwendet werden, die durch eine federbelastete Hochdruckquelle und normalerweise zwei kleine Durchlässe mit ungefähr 5 µm x 5 µm Abmessung erzeugt werden. Diese Durchlässe werden in einer ebenen Siliziumplatte erzeugt, wobei Siliziumätztechnologien verwendet werden, und werden von einer Glasplatte abgedeckt, die durch Glasfusionstechnologien befestigt wird. Die zwei Strahlen verlassen den Durchlass mit sehr hoher Geschwindigkeit und treffen vor der Düse aufeinander. Als ein Ergebnis wird der Strahl in einen feinen Sprühnebel umgewandelt, mit einer sehr genauen Durchmesserverteilung von ungefähr 4 - 6 µm. Die kinetische Energie wird in Oberflächenenergie der Flüssigkeit umgewandelt. Indem Geschwindigkeit, Auftreffpunkt und Auftreffwinkel modifiziert werden, können die Eigenschaften des Sprühnebels wesentlich verändert werden. Indem bestimmte Säulenstrukturen hinzugefügt werden, kann eine Filterfunktionalität eingebaut werden. Somit ist die Tiefe der gesamten Struktur innerhalb des mikrostrukturierten Substrats konstant. Die Durchlässe sind so ausgelegt, dass sie einen Fluidstrom aufnehmen, der mit einem Druck von wenigstens 50 bar zugeführt wird. Die Düse ist jedoch in der Herstellung teuer und kann nicht in einfacher Weise abgeändert werden, um Anforderungen bei Anwendungen zu erfüllen, die von einem medizinischen Einsatz unterschiedlich sind.
  • Die in der DE 10 2006 058 756 A1 offenbarte Düsenanordnung weist eine Einlage auf, die eine obere Fläche, eine untere Fläche und eine Außenfläche hat, die an die obere und die untere Fläche angrenzt, wobei die Außenfläche eine Vielzahl von Nuten mit einem Durchmesser von 1 µm - 2 mm hat, die darin ausgebildet sind. Die Einlage ist formschlüssig oder kraftschlüssig in einer Ausnehmung untergebracht, die in einem Düsenkörper gebildet ist. Der Düsenkörper deckt die Nuten auf der Außenfläche der Einlage ab.
  • Weiter veranschaulicht die US 3,568,933 eine Düsenanordnung, die aus einem Düsenkopf besteht, der Kanäle in einer Innenfläche einer Bohrung aufweist, die sich durch ihn hindurch erstreckt. Die Düsenöffnung kann von einem Stopfen verschlossen sein, der einen vorderen konischen Abschnitt hat, welcher in die Bohrung gepasst ist, so dass der konische Abschnitt an den Seiten des Kanals anliegt, um sie zu schließen und um ein Paar zusammenlaufender strahlbildender Durchlässe zu bilden.
  • Die Sprühdüse, die in der US 3,669,419 offenbart ist, weist ein kegelstumpfartiges Düsenelement auf, welches Kanäle hat, die durch einen entsprechenden Düsenkörperbereich verschlossen sind. Eine mittige Austrittsöffnung ist gebildet, durch die versprühte Öltröpfchen die Düse verlassen können.
  • Die EP 1 286 871 B1 betrifft Sprühdüsen für Fahrzeugscheibenwaschsysteme. Die Düse weist wenigstens zwei Öffnungen auf, wobei jede so angeordnet ist, dass Fluidstrahlen jede Öffnung als eine Fluidsäule verlassen und auf die Fluidsäule gerichtet sind, die die andere Öffnung verlässt. Die Öffnungen können voneinander versetzt sein, so dass nur ein Teil der Querschnittsfläche der Säulen des Fluides sich überschneiden.
  • Die EP 109 40 531 B1 offenbart eine Vorrichtung zum Mischen und anschließenden Zerstäuben von Flüssigkeiten, die in Düsenkanäle einer kegelstumpfförmigen Einlage eingespeist werden.
  • Eine weitere Düsenanordnung ist in der US 2003/066421 A1 beschrieben.
  • Sprühdüsen, insbesondere solche mit geringen Durchmessern der Kanäle von nur wenigen µm sind für Blockagen anfällig, denen kaum vorgebeugt werden kann, die aber ohne Beschädigungen an der Düse beseitigt werden müssen. Ein verwandtes Problem tritt für Flüssigkeiten mit relativ hoher Viskosität auf.
    • ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Eine Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Düsenanordnung zur Verfügung zu stellen, bei der die Herstellungskosten gesenkt werden können, die leicht zu reinigen ist und einfach abzuändern ist, z.B. zum Zerstäuben von Fluiden unterschiedlicher Viskosität oder für die Anpassung an andere gewünschte Eigenschaften bei der geplanten Anwendung.
  • Erfindungsgemäß wird eine Düsenanordnung zum Zerstäuben eines Fluidstroms, der unter einem Druck zugeführt wird, in feine Tröpfchen zur Verfügung gestellt, die sich dadurch auszeichnet, dass wenigstens einer der Kanäle einen Querschnitt hat, der sich von einem Querschnitt wenigstens eines weiteren der Kanäle unterscheidet. "Effektiver Querschnitt" bedeutet die Summe der Querschnittsflächen der Kanäle plus der Querschnittsfläche eines Spaltes zwischen dem konischen Element und dem Gegenelement in einer Schnittebene.
  • Somit wird keine flache Geometrie der Düsenanordnung mehr verwendet, sondern eine dreidimensionale Geometrie, die vielfältige Möglichkeiten anbietet, die Kanäle in einer gewünschten Weise zu gestalten. Zum Beispiel ist es leicht, eine Abänderung der Kanaltiefe zu erreichen, auch können fein strukturierte Kanäle erhalten werden. Der treibende Druck wird das konische Element der Düsenanordnung in die Ausnehmung des Gegenelementes bringen, und der Großteil der eingeleiteten Kräfte wird in das massive Gegenelement geführt. Andererseits ermöglicht es das Wegnehmen des Druckes, dass das konische Element sich entlang seiner Achse bewegt, so dass der effektive Querschnitt der Düse durch einen Spalt zwischen dem konischen Element und dem Gegenelement vergrößert wird. Beispielsweise durch gepulste Änderung des treibenden Druckes können Verunreinigungen problemlos entfernt werden.
  • Dadurch, dass wenigstens einer der Kanäle einen Querschnitt, der von einem Querschnitt wenigstens eines anderen der Kanäle unterschiedlich ist, wird erreicht, dass Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität in derselben Düse zur Anwendung kommen können, indem zum Beispiel wahlweise ungeeignete Kanäle durch irgendeine geeignete Einrichtung abgeschottet werden.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass der Querschnitt wenigstens einer der Kanäle sich von der unteren Fläche zu der oberen Fläche hin verkleinert. Dies bedeutet, dass breitere und tiefere Eintrittsflächen zur Verfügung stehen, so dass der Druckabfall in dem Kanal viel kleiner ist als bei der flachen Düse des Standes der Technik aus Silizium. Das Verkleinern des Querschnitts kann nach und nach oder kontinuierlich oder in einem oder mehreren Schritten geschehen. Somit kann ein vergleichbares Sprühverhalten bei Drücken weit unterhalb von 50 bar erreicht werden.
  • Bei einer Ausführungsform kann die Position des konischen Elementes innerhalb der Ausnehmung des Gegenelementes abhängig von der Viskosität des Fluides einstellbar sein. Somit können Fluide mit einem breiteren Viskositätsbereich versprüht werden, die einen größeren Kanal benötigen, um die gewünschte kinetische Energie für das Zerstäuben zu erreichen.
  • Bevorzugt sind die Kanalausgänge so ausgelegt, dass es mehr als einen Auftreffpunkt für die Fluidstrahlen in dem Bereich beabstandet von der oberen Fläche des konischen Elementes gibt.
  • Es ist weiter bevorzugt, dass das konische Element zeitweilig aus dem Gegenelement entfernt werden kann. Dies gibt die Möglichkeit, die Düsenanordnung in dem Fall einer starken Blockierung zu reinigen. Das Herunterdrücken des konischen Elementes wird die Kanäle öffnen, ein reinigender Schub wird die Blockage beseitigen. Schließlich wird das konische Element in die Arbeitsposition zurückgeführt.
  • Bei einem Aspekt ist ein mittiger Durchlass innerhalb des konischen Elementes vorgesehen, welcher die Strahleigenschaften der Teilchenwolke in einen eher nach vorn gerichteten Nebel abändern wird.
  • Es ist für die Düsenanordnung bevorzugt, dass das konische Element und/oder das Gegenelement hergestellt wird, indem Kunststoffformtechniken verwendet werden, zum Beispiel Spritzguss.
  • Die Düsenanordnung der Erfindung bietet somit eine flexible Gestaltungsmöglichkeit, die alle Erfordernisse für Fluide mit einem breiten Bereich der Viskosität entsprechend der gewünschten Anwendung erfüllen kann.
    • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung wird in weiteren Einzelheiten lediglich beispielhaft beschrieben, anhand einer Anzahl beispielhafter Ausführungsformen mit Bezug auf die anliegenden Zeichnungen, wobei:
    • Fig. 1
    eine schematische perspektivische Ansicht eines konischen Elementes einer bevorzugten Ausführungsform einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung ist;
    Fig. 2
    eine schematische, teilweise weggeschnittene, perspektivische Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung ist;
    Fig. 3A
    eine schematische Querschnittsansicht einer Strahlcharakteristik ist, die mit der Düsenanordnung der Erfindung erreicht werden kann;
    Fig. 3B
    eine schematische Querschnittsansicht, ähnlich der der Fig. 3A, einer Strahlcharakteristik einer modifizierten Ausführungsform einer Düsenanordnung der Erfindung ist;
    Fig. 4A und 4B
    schematische Querschnittsansichten von beispielhaften Düsenanordnungen sind, um Toleranzbetrachtungen zu erläutern;
    Fig. 5A - 5F
    Querschnittsansichten der Kanalgestaltungen sind, die bei einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung zum Einsatz kommen;
    Fig. 6
    eine Querschnittsansicht eines konischen Elementes mit Filterstrukturen ist;
    Fig. 7
    eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Düsenanordnung gemäß der Erfindung zeigt, wobei das konische Element in Bezug auf das Gegenelement bewegbar ist, und
    Fig. 8A und 8B
    Schnittansichten einer Ausführungsform einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung zeigen, wobei das Gegenelement abgeändert ist.
    BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGFORMEN
  • Fig. 1 ist eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispieles eines konischen Elementes 10, das bei einer Düsenanordnung der Erfindung zum Einsatz kommt. Das konische Element 10 weist eine obere Fläche 12, eine untere Fläche 14 und eine Außenfläche 16, die an die obere Fläche 12 und an die untere Fläche 14 angrenzt, auf. Die Außenfläche 16 weist vier Nuten 18a, 18b, 18c, 18d auf, die unter einem Winkel von 90° beabstandet sind und die sich zwischen der unteren Fläche 14 und der oberen Fläche 12 erstrecken. Es ist natürlich möglich, zwei oder drei Nuten oder mehr als vier Nuten vorzusehen, falls dieses notwendig ist. Eine Achse X ist für das konische Element 10 definiert, zum Beispiel eine Achse der Drehsymmetrie. Andere Positionen und Ausrichtungen der Achse X sind möglich.
  • Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht, teilweise weggeschnitten, einer Ausführungsform einer Düsenanordnung 100 gemäß der Erfindung. Die Düsenanordnung 100 weist ein mit einer Ausnehmung versehenes Gegenelement 20 auf, wobei die Ausnehmung eine Innenfläche 22 definiert, die dazu ausgelegt ist, das konische Element 10, wie es in Fig. 1 gezeigt ist, aufzunehmen. Die Nuten 18a, 18b, 18c, 18c des konischen Elementes 10 sind von der Innenfläche 22 abgedeckt, so dass eine Vielzahl von Kanälen gebildet wird. Bei der Ausführungsform der Fig. 2 sind die Nuten 18a, 18b, 18c, 18d vollständig von der Innenfläche 22 überdeckt, und die obere Fläche 12 ist mit der oberen Fläche 24 des Gegenelementes 20 ausgerichtet. Die Kanäle, die durch die abgedeckten Nuten 18a, 18b, 18c, 18d gebildet sind, definieren Ausgänge in der Ebene der oberen Flächen 12, 24, um einen jeweiligen Fluidstrahl auszulassen. Das konische Element 10 ist innerhalb des Gegenelementes 20 entlang der Achse X (Fig. 1) bewegbar, um den effektiven Querschnitt der Düsenanordnung 100 zu ändern, wenn dies nötig ist.
  • Fig. 3A zeigt eine Querschnittsansicht der Düsenanordnung 100 der Fig. 2. Die Fluid strahlen A, die aus der Düsenanordnung 100 austreten, wie es in Bezug auf Fig. 2 erläutert ist, treffen in einem Bereich aufeinander, der von der oberen Fläche 12 des konischen Elementes 10 beabstandet ist, so dass der Fluidstrom zerstäubt wird und eine vernebelte Wolke C mit einer ungefähr kreisförmigen oder leicht ovalen Form bildet. Wenn andere Wolkenformen gewünscht werden, ist es möglich, die Gestaltung der Fig. 2 abzuändern, zum Beispiel, wie es in Fig. 3B gezeigt ist. Das konische Element 10 ist zusätzlich mit einem Durchlass 19 versehen, der sich mittig innerhalb des konischen Elementes 10 von der unteren Fläche 14 zu der oberen Fläche 12 erstreckt. Ein zusätzlicher Fluidstrom durch den Durchlass 19 wird die Wolke C in die Wolke C' überführen, somit in einen mehr nach vorn gerichteten Sprühnebel.
  • Die Düsenanordnung gemäß der Erfindung kann vollständig unter Verwendung von Kunststoffformtechniken hergestellt werden. Toleranzen, die sich aus dem Zusammenbauprozess ergeben, müssen akzeptiert werden. Wie es in Fig. 4A in einer schematischen Querschnittsansicht gezeigt ist, sind die Abmessungen des konischen Elementes 10 derart, dass die oberen Flächen 12, 24 des konischen Elementes 10 und des Gegenelementes 20 jeweils nicht ausgerichtet sind, vielmehr befindet sich die obere Fläche 12 oberhalb der oberen Fläche 24. Der Fluidstrahl jedoch wird durch die Kanalausgänge nahezu genau wie zuvor transportiert. Andererseits jedoch, wenn die Abmessungen des konischen Elementes 10 derart sind, dass es nicht vollständig im Gegenelement 20 aufgenommen ist, wenn es eingesetzt ist, wie in Fig. 4B gezeigt, wird sich die obere Fläche 12 des konischen Elementes 10 unterhalb der oberen Fläche 24 des Gegenelementes 20 befinden, was zu einem Fluidstrahl führt, der möglicherweise die Innenfläche 22 des Gegenelementes 20 berührt und daher nicht in geeigneter Weise aus der Düsenanordnung herausgeführt wird.
  • Obwohl die Erfindung fordert, dass wenigstens zwei Kanäle aufeinandertreffen, um den Fluidstrom zu zerstäuben, können mehr als zwei Kanäle oder Nuten in dem konischen Element 10 vorgesehen sein. Einige Beispiele sind in den Fig. 5A - 5F gezeigt. Fig. 5A zeigt eine Schnittansicht des konischen Elementes 10, bei dem eine der Nuten 18e einen Querschnitt hat, der sich von dem Querschnitt der anderen Nuten unterscheidet. Fig. 5B zeigt ein konisches Element 10 mit acht Nuten 18f gleicher Form, die jedoch unregelmäßig winklig auf der Außenfläche 16 des konischen Elementes 10 beabstandet sind. Fig. 5C veranschaulicht ein konisches Element 10 mit Nuten 18g einer Tiefe, die geringer ist als die Tiefe weiterer Nuten 18h. Fig. 5D zeigt Nuten 18i, 18j, die im konischen Element 10 diametral gegenüberliegen, die sich praktisch zur Mitte des konischen Elementes 10 erstrecken. Auch doppelte oder dreifache Strukturen sind denkbar, wie es in den Fig. 5E und 5F gezeigt ist. Zwei ähnlichen Strahlen oder Wolken vernebelten Fluides werden durch zwei Paare paralleler Nuten 18k, 181 beziehungsweise 18m, 18n erzeugt, die ungefähr dieselben Abmessungen haben. Unterschiedliche Strahlen können erzeugt werden, indem ein Paar Nuten 18o, 18p so abgeändert wird, dass sie eine größere Breite haben als das andere Paar Nuten 18q, 18r. Weitere Abänderungen können je nach Erfordernis in Betracht gezogen werden.
  • Es gibt Anwendungen, bei denen es nötig sein mag, dass das Fluid gefiltert wird. Eine beispielhafte Ausführungsform eines entsprechend abgeänderten konischen Elementes 10 ist in der Querschnittsansicht der Fig. 6 gezeigt. Zwei einander gegenüberliegende Nuten 18s, 18t sind jeweils mit einem Filterelement 17a, 17b am Außenumfang des konischen Elementes 10 versehen.
  • Ein weiterer Weg, eine unterschiedliche Kanalcharakteristik zu realisieren, ist es, einige der Kanäle an einer vorgegebenen Position zu blockieren. Durch Drehen des konischen Elementes 10 oder Gegenelementes 20 wird sich ein zuvor blockierter Kanal öffnen, ein offener wird blockiert. Somit kann eine Düse, die für Fluide mit zwei oder mehr unterschiedlichen Viskositäten geeignet ist, hergestellt werden.
  • Weiter nimmt der Querschnitt wenigstens eines der Kanäle der Düsenanordnung, bevorzugt aller Kanäle der Düsenanordnung, von der unteren Fläche des konischen Elementes 10 zur oberen Fläche ab, um den Druckabfall zu verringern. Die Abnahme kann kontinuierlich oder in Schritten geschehen.
  • Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung, bei der das konische Element 10 in Bezug auf das Gegenelement 20 in Richtungen bewegbar ist, die durch den Doppelpfeil D angezeigt sind. Das konische Element 10 wird von einer Spiralfeder 30 gehalten. Wenn das konische Element 10 nach unten gedrückt wird, indem auf die obere Fläche 12 gedrückt wird, werden die Nuten, die in dem konischen Element 10 vorhanden sind, geöffnet, so dass möglich wird, dass blockierende Teilchen, die in den Nuten festgehalten werden, aufgrund des höheren Druckes des Fluides, das durch den Spalt 40 strömt, entweichen können, wobei der Spalt zeitweilig zwischen dem konischen Element 10 und dem Gegenelement 20 vorhanden ist. Die rückführende Kraft der Spiralfeder 30 wird den Spalt 40 sofort schließen, wenn die Kraft von der oberen Fläche 12 des konischen Elementes 10 abgenommen wird. Eine weitere Möglichkeit, einen Spalt 40 zwischen dem konischen Element 10 und dem Gegenelement 20 zur Verfügung zu stellen, kann durch eine Gewindeschraube am konischen Element 10 anstelle der Spiralfeder 30 geschaffen werden, wobei die Schraube innerhalb einer Gewindemutter gedreht werden kann.
  • Fig. 8A zeigt in einer Querschnittsansicht eine Ausführungsform einer Düsenanordnung gemäß der Erfindung, bei der das Gegenelement 20 abgeändert wird, um die Kanaltiefe zu variieren und somit den Querschnitt des Kanals zwischen der oberen und der unteren Fläche des konischen Elementes 10 zu variieren. Fig. 8A veranschaulicht die Situation nahe der unteren Fläche des konischen Elementes 10. Ein Vorsprung 20a, 20b in jeder der Nuten 18a, 18b verringert den Querschnitt eines Kanals auf eine gewünschte Fläche. Fig. 8B veranschaulicht die Situation nahe der oberen Fläche des konischen Elementes 10. Der Querschnitt der Vorsprünge 20a, 20b ist vergrößert, so dass die Querschnittsfläche der Kanäle, die durch die Nuten 18a, 18b definiert sind, beträchtlich verringert wird. Diese Ausgestaltung verringert somit den Druckabfall innerhalb der Düsenanordnung.
  • Die vorstehend in der Beschreibung, in den Ansprüchen und/oder in den begleitenden Zeichnungen offenbarten Merkmale können einzeln und in jedweder Kombination für die Ausführung der Erfindung in ihren unterschiedlichen Formen wesentlich sein.

Claims (9)

  1. Düsenanordnung zum Zerstäuben eines Fluidstromes, der unter einem Druck zugeführt wird, in feine Teilchen, die aufweist:
    - ein konisches Element (10) mit einer oberen Fläche (12), einer unteren Fläche (14) und einer Außenfläche (16), die an die obere und die untere Fläche angrenzt, wobei die Außenfläche eine Vielzahl von darin gebildeten Nuten (18a, 18b, ...) hat, die sich zwischen der unteren Fläche und der oberen Fläche erstreckt; und
    - ein mit einer Ausnehmung versehenes Gegenelement (20), das dazu ausgelegt ist, das konische Element (10) aufzunehmen und das eine Innenfläche (22) hat, so dass die Nuten wenigstens teilweise von der Innenfläche abgedeckt sind, um eine Vielzahl von Kanälen zu bilden;
    wobei die Kanäle Ausgänge in der Ebene der oberen fläche (12) definieren, um einen jeweiligen Fluidstrahl auszulassen, der auf wenigstens einen anderen Fluidstrahl in einem Bereich beabstandet von der oberen Fläche des konischen Elementes auftrifft, um somit den Fluidstrom zu zerstäuben, und
    wobei das konische Element (10) entlang einer für das konische Element (10) definierten Achse (X) bewegbar ist, um den effektiven Querschnitt der Düsenanordnung zu vergrößern oder zu verkleinern;
    dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Kanäle einen Querschnitt hat, der sich von einem Querschnitt wenigstens eines weiteren der Kanäle unterscheidet.
  2. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Position des konischen Elementes (10) innerhalb der Ausnehmung des Gegenelementes (20) abhängig von der Viskosität des Fluides einstellbar ist.
  3. Düsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Position des konischen Elementes (10) innerhalb der Ausnehmung des Gegenelementes (20) nur die für die Viskosität geeigneten Kanäle offen sind.
  4. Düsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Achse (X) eine Achse der Drehsymmetrie ist und dass das Einstellen der Position des konischen Elementes (10) durch Drehen des konischen Elementes (10) oder des Gegenelementes (20) erfolgt.
  5. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Querschnitt wenigstens eines der Kanäle von der unteren Fläche zu der oberen Fläche hin abnimmt.
  6. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanalausgänge so ausgelegt sind, dass es mehr als einen Auftreffpunkt der Fluidstrahlen in dem Bereich beabstandet von der oberen Fläche (129 des konischen Elementes (10) gibt.
  7. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das konische Element (10) zeitweilig von dem Gegenelement (20) entfernbar ist.
  8. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein mittiger Durchlass (19) in dem konischen Element (10) vorgesehen ist.
  9. Düsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das konische und/oder das Gegenelement hergestellt wird, indem Kunststoffformtechniken verwendet werden.
EP13753540.7A 2012-07-30 2013-07-24 Düsenanordnung Active EP2879805B1 (de)

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