EP3551335A1 - Flüssigkeitsstrahldüse - Google Patents

Flüssigkeitsstrahldüse

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EP3551335A1
EP3551335A1 EP17828660.5A EP17828660A EP3551335A1 EP 3551335 A1 EP3551335 A1 EP 3551335A1 EP 17828660 A EP17828660 A EP 17828660A EP 3551335 A1 EP3551335 A1 EP 3551335A1
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EP
European Patent Office
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jet nozzle
liquid
nozzle according
housing
liquid jet
Prior art date
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EP17828660.5A
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English (en)
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EP3551335B1 (de
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Felix Lugtenberg
Richard Pauwels
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Aebi Schmidt Nederland BV
Original Assignee
Aebi Schmidt Nederland BV
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Publication date
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    • B05B1/30—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3006—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the controlling element being actuated by the pressure of the fluid to be sprayed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
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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
    • B05B1/06—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 annular, tubular or hollow conical form
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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
    • B05B1/3402—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 avoid or to reduce turbulencies, e.g. comprising fluid flow straightening means

Definitions

  • the present invention relates to a
  • a liquid jet nozzle comprising a housing having a liquid inlet opening and one between the
  • Beam exit opening arranged beam shaping area with a flow channel whose passage cross-section is variable.
  • Such a jet nozzle is known for example from DE 102014018130 AI. As explained in detail in that document, it comes - in contrast to spray nozzles intended purpose of the formation of fine droplets or a liquid mist - in jet nozzles on the formation of a liquid jet, which does not disintegrate over the greatest possible distance.
  • the jet nozzle known from DE 102014018130 AI has a relative to the housing and the jet molding movable, by means of a
  • the present invention has set itself the goal of providing a further improved with regard to the performance of the jet nozzle of the generic type mentioned above, in particular an improved reproducibility of the beam formation is aimed at changing liquid flow rates.
  • Beam shaping region of the flow channel is bounded radially on the outside by an elastically deformable, permanently connected at its outer periphery tightly to the housing, tapering in the flow direction funnel cone, which expands automatically to automatically change the passage cross section as a function of the local fluid pressure with increasing fluid pressure and with decreasing fluid pressure contracts radially.
  • Cross-sectional area changes depending on the operating conditions in response to these, by an elastically deformable, on its outer circumference (largest circumference) permanently connected tightly to the housing
  • the funnel membrane can - at a suitable other embodiment of the liquid jet nozzle according to a preferred development (see below) - also reliably fulfill the function of a closure with zero return liquid flow rate.
  • Inner circumference - create the outside of the jet shaped body and in this way completely close the (annular) passage cross section.
  • a separate closure device arranged upstream of the elastic funnel membrane can also be arranged.
  • this closure device in turn a
  • a flow-shaped jet body projecting into the funnel membrane is arranged in the housing.
  • Between the housing and the jet molding body is preferably an annular on at least a portion of its axial length
  • said jet shaped body preferably has a direction towards the Beam outlet opening tapered, particularly preferably substantially conical, expiring in a tip end region. This results in such a radially inwardly defined by the jet shaped body and radially outward through the funnel diaphragm annular
  • Liquid jet nozzle characterized in that the jet shaped body is arranged immovably in the housing. Spoke-like structures that
  • upstream of the funnel membrane are provided in an existing between the housing and the jet body annular space and hold the jet shaped body, can by suitable dimensioning and / or
  • the funnel diaphragm is particularly preferably immovably fixed in the housing on its outer circumference.
  • Funnel diaphragm on its outer periphery are also the above-described, in view of the excellent reproducibility of the performance behavior relevant aspects particularly pronounced.
  • the funnel membrane has a bead-shaped outer edge region. This is favorable with regard to a dense and
  • a demountable retaining ring may be provided in particular in the region of the jet outlet opening of the housing, which acts on a clamping sleeve, which in turn fixation of the
  • FIG. 2 in a perspective axial section and Fig. 3 in an orthogonal axial section, a second preferred embodiment, and Fig. 4 in turn in an axial section and
  • FIG. 5 in an exploded view of a third
  • Liquid jet nozzle comprises a housing 1, which has a liquid inlet opening 2 and a
  • Beam outlet opening 3 has.
  • the jet outlet opening 3 lie opposite one another, with respect to the throughflow direction A, so that the one formed in a beam shaping area S
  • the housing 1 comprises an approximately sleeve-shaped
  • Jet nozzle extends longitudinally to its axis
  • Beam shaped body 6 This has a substantially cylindrical main area 7 and a -
  • Base 4 of the housing 1 by means of several
  • bridging spokes 11 fixed. These extend in the axial direction over a substantial part of the main region 7 of the jet shaped body 6 and act in this way as flow guide, which ensure an axial flow through the flow channel 10.
  • annular flow channel 10 In the annular flow channel 10 is an elastically deformable funnel-shaped membrane 12 such
  • the funnel membrane 12 is connected at its outer periphery 13 close to the housing 1. For this purpose, extends along the outer circumference 13 of the funnel membrane 12 a
  • clamping ring 15 is clamped between a clamping ring 15 and a clamping sleeve 16, which are both received in the base body 4 of the housing 1 and the end face in each case one of the bead-shaped design of the edge region 14 of the funnel diaphragm 12th have adapted profiling.
  • the clamping ring 15 is supported on a step 17 of the main body 4 of the housing 1 from; acts on the clamping sleeve 16
  • the funnel membrane 12 is dimensioned to be without supply of liquid to the
  • Liquid inlet opening 2 rests with its inner periphery 19 on the outside of the shaped jet body 6, and at its conical end portion 9 (see., The illustrated in the drawing operating state). In this way, the hopper membrane 12 and beam shape body 6 form in cooperation with each other a closure device 27.
  • the beam shaping element 6 outputs an annular passage opening free, whose cross sectional area varies according to the amount of
  • the jet nozzle in particular on the inlet side
  • Embodiment has to a considerable extent constructional and functional parallels to the jet nozzle of FIG. These come by use
  • the jet shaped body 6 is constructed in two parts. It comprises (on the inflow side) a first part 37 in the form of a substantially conical inflow cap 38 which is connected to the second part 39 comprising the main area 7 and the (downstream) end area 9 by means of a plug connection 40.
  • the second part 39 of the jet shaped body 6 is in turn part of a complex one-piece component, which in addition to the jet shaped body 6 to form a
  • annular flow channel 10 with surrounding surrounding support ring 41 and a plurality of flat spokes 11 which support the second part 39 of the jet shaped body 6 on the support ring 41.
  • the flat spokes 11 are present in the form of twisted
  • Beam molding 6 support ring 41 and spokes 11 an axial orientation of the flow guide, so that no swirl flow is generated possible.
  • the funnel membrane 12 is clamped with its edge region 14 between the support ring 41 inserted into the housing 1 and the clamping sleeve 16.
  • Edge region 14 of the funnel membrane 12 adapted.
  • the main body 4 of the housing 1 of the jet nozzle has a plurality of substantially radial in the beam forming region S.
  • Openings 43 which are aligned with those of the main body 4 of the housing 1.
  • Base 4 of the housing 1 relative to each other is harmless for the said ventilation, when the base body 4 of the housing 1 and / or the clamping sleeve 16 in the region of Dividing surface an annular, an air distribution
  • FIGS. 4 and 5 of the drawing also comprises
  • Liquid jet closure nozzle a housing 1, which has a liquid inlet opening 2 and a
  • Beam outlet opening 3 has.
  • the jet outlet opening 3 again lie opposite one another, relative to the direction of flow A, so that the liquid jet is the jet nozzle in the
  • the housing 1 here comprises an approximately sleeve-shaped base body 4 and a downstream fixing sleeve 20.
  • a downstream fixing sleeve 20 By means of mutually corresponding thread 21 are the fixing sleeve 20 and the base body 4 of the housing first connected with each other. Other types of connection are possible.
  • the housing 1 is an elastically deformable
  • funnel-shaped membrane 12 arranged such that it tapers in the flow direction A.
  • Funnel diaphragm 12 is connected at its outer periphery 13 close to the housing 1. For this purpose, extends along the outer circumference 13 of the funnel membrane 12 a
  • Funnel diaphragm 12 designed in the sense stretched, as here their axial extent is significantly greater than their outer diameter. Incidentally, the wall thickness of the funnel membrane 12 decreases in the direction of flow, so that the outlet-side end region has a particularly
  • compliant, conically tapered spout 22 forms.
  • the spout 22 of the funnel diaphragm 12 protrudes a little way out of the jet outlet opening 3 of the housing 1.
  • a constriction 26 of the fixing sleeve 20 provided in the region of the jet outlet opening 3 acts in the manner of a stop for the funnel membrane 12 and limits its widening.
  • a separate closure device 27 ' is arranged upstream of the funnel membrane 12. This comprises a sleeve-like insert 28 inserted in the housing 1 in the region of the liquid inlet opening 2 and a cap-like elastic closing element 29. Without supply of liquid, the closure element 29 abuts the insert 28 with a central closure body 30 at the front and closes its central passage 31; and the cylindrical wall 32 of the closure member 29 abuts against the cylinder portion 33 of the insert 28 and closes its diagonal bores 34. Increases due to the onset of liquid supply to the
  • the closure member 29 successively lifts off the insert 28 and releases its central passage 31 and its diagonal bores 34 for increased flow.
  • Closure element 29 through its central outlet 35th and passes from here via the arranged in the base body 4 of the housing, a swirl flow generating flow guide 36 to the funnel diaphragm 12th

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Abstract

Eine Flüssigkeitsstrahldüse umfasst ein Gehäuse (1) mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) und einer Strahlaustrittsöffnung (3) und einen zwischen der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) und der Strahlaustrittsöffnung (3) angeordneten Strahlformbereich (S) mit einem Strömungskanal, dessen Durchtrittsquerschnitt veränderbar ist. Dabei ist im Strahlformbereich (S) der Strömungskanal radial außen von einer elastisch verformbaren, an ihrem Außenumfang dauerhaft dicht an dem Gehäuse (1) angeschlossenen, sich in Durchströmungsrichtung (A) verjüngenden Trichtermembran (12) begrenzt, die sich zur selbsttätigen Veränderung des Durchtrittsquerschnitts in Abhängigkeit von dem lokalen Flüssigkeitsdruck bei steigendem Flüssigkeitsdruck radial aufweitet und bei sinkendem Flüssigkeitsdruck radial zusammenzieht.

Description

Flüssigkeitsstrahldüse
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Flüssigkeitsstrahldüse, umfassend ein Gehäuse mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung und einen zwischen der
Flüssigkeitseintrittsöffnung und der
Strahlaustrittsöffnung angeordneten Strahlformbereich mit einem Strömungskanal, dessen Durchtrittsquerschnitt veränderbar ist.
Eine derartige Strahldüse ist beispielsweise aus der DE 102014018130 AI bekannt. Wie in jenem Dokument näher ausgeführt, kommt es - anders als bei Sprühdüsen, die bestimmungsgemäß die Bildung feiner Tröpfchen bzw. eines Flüssigkeitsnebels bezwecken - bei Strahldüsen auf die Bildung eines Flüssigkeitsstrahls an, der über eine möglichst große Distanz nicht zerfällt. Um die
angestrebte zuverlässige Strahlbildung auch bei
unterschiedlichen Flüssigkeitsdurchsätzen durch die
Strahldüse zu bewirken, weist die aus der DE 102014018130 AI bekannte Strahldüse eine relativ zu dem Gehäuse und dem Strahlformkörper verschiebbare, mittels einer
Federeinrichtung gegen die Umströmungsrichtung des
Strahlformkörpers vorgespannte Drosselhülse auf, welche einen in einem mit dem Flüssigkeitseintritt
kommunizierenden Vordruckraum des Gehäuses geführten Ringkolbenabschnitt und einen mit dem Konusbereich des Strahlformkörpers zusammenwirkenden, gemeinsam mit diesem einen ringförmigen Durchtrittsquerschnitt definierenden Durchgang mit sich in Abhängigkeit von dem jeweiligen Betriebszustand ändernder Querschnittsfläche aufweist. Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, eine hinsichtlich des Betriebsverhaltens weiter verbesserte Strahldüse der eingangs angegebenen, gattungsgemäßen Art bereit zu stellen, wobei insbesondere eine verbesserte Reproduzierbarkeit der Strahlbildung bei sich ändernden Flüssigkeitsdurchsätzen angestrebt wird.
Gelöst wird die vorstehende Aufgabenstellung gemäß der vorliegenden Erfindung dadurch, dass bei einer Strahldüse der eingangs angegebenen, gattungsgemäßen Art im
Strahlformbereich der Strömungskanal radial außen von einer elastisch verformbaren, an ihrem Außenumfang dauerhaft dicht an dem Gehäuse angeschlossenen, sich in Durchströmungsrichtung verjüngenden Trichtermembran begrenzt ist, die sich zur selbsttätigen Veränderung des Durchtrittsquerschnitts in Abhängigkeit von dem lokalen Flüssigkeitsdruck bei steigendem Flüssigkeitsdruck radial aufweitet und bei sinkendem Flüssigkeitsdruck radial zusammenzieht .
Bei der erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahldüse wird somit der Durchtrittsquerschnitt, dessen
Querschnittsfläche sich je nach den Betriebsbedingungen in Abhängigkeit von diesen ändert, durch eine elastisch verformbaren, an ihrem Außenumfang (größter Umfang) dauerhaft dicht an dem Gehäuse angeschlossene
Trichtermembran definiert. In Abhängigkeit von dem lokalen, d. h. dem in der Trichtermembran herrschenden Flüssigkeitsdruck verändert diese ihre Geometrie. Bei steigendem Flüssigkeitsdruck weitet sich die
Trichtermembran - in ihrem Bereich stromabwärts des dichten Anschlusses an dem Gehäuse - radial auf, und bei sinkendem Flüssigkeitsdruck zieht sich die
Trichtermembran ebenda radial zusammen. Die elastisch verformbare Trichtermembran reagiert dabei unmittelbar und besonders feinfühlig auf jegliche Veränderung der herrschenden Betriebsbedingungen. Hysteresebedingte
Einschränkungen der Reproduzierbarkeit, wie sie bei der aus der DE 102014018130 AI bekannten gattungsgemäßen Strahldüse - mehr oder weniger ausgeprägt - durch Stick- Slip-Effekte des Drosselschiebers auftreten, lassen sich in Umsetzung der vorliegenden Erfindung vermeiden.
Lediglich zur Vermeidung von Missverständnissen ist darauf hinzuweisen, dass die Angabe, wonach die elastisch verformbare Trichtermembran an ihrem Außenumfang
"dauerhaft" dicht an dem Gehäuse angeschlossen ist, nicht im Sinne einer permanenten bzw. unlösbaren Verbindung von Trichtermembran und Gehäuse fehlinterpretiert werden darf; vielmehr bringt diese Angabe lediglich zum
Ausdruck, dass sich durch eine Änderung des
Betriebszustandes der Strahldüse, insbesondere durch die druckabhängige Aufweitung bzw. Verengung der
Trichtermembran im Strahlformbereich, nichts an dem dichten Anschluss der Trichtermembran (an ihrem
Außenumfang) an dem Gehäuse ändert. Im Übrigen
unterfällt, worauf vorsorglich hinzuweisen ist, eine sich aufgrund eines steigenden Flüssigkeitsdrucks einstellende Verformung der Trichtermembran, welche neben einer radialen Aufweitung auch einen axialen Verformungsanteil beinhaltet, uneingeschränkt der vorstehenden Definition der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu ihrer besonders feinfühligen Dosier- und Regelfunktion kann die Trichtermembran - bei geeigneter sonstiger Ausführung der Flüssigkeitsstrahldüse nach einer bevorzugten Weiterbildung (s. u.) - gleichzeitig auch zuverlässig die Funktion eines Verschlusses bei auf Null zurückgehendem Flüssigkeitsdurchsatz erfüllen. Dies gilt insbesondere bei einer ringförmigen Ausführung des Durchtrittsquerschnitts, indem dieser radial außen von der Trichtermembran und radial innen von einem in diese hineinragenden Strahlformkörper begrenzt ist, wobei der Innenumfang (geringster Umfang) der Trichtermembran der Außenfläche des Strahlformkörpers gegenübersteht. Bei auf Null zurückgehendem Flüssigkeitsdurchsatz kann sich die elastische ringförmige Trichtermembran - mit ihrem
Innenumfang - außen an den Strahlformkörper anlegen und auf diese Weise den (ringförmigen) Durchtrittsquerschnitt vollständig verschließen. Allerdings kann im Rahmen der vorliegenden Erfindung auch eine - stromaufwärts der elastischen Trichtermembran angeordnete - gesonderte Verschlusseinrichtung angeordnet sein. Gegebenenfalls kann diese Verschlusseinrichtung ihrerseits eine
elastische Membran, welche eine Rückschlagfunktion erfüllt, umfassen.
Wie dies bereits weiter oben angeklungen ist, ist in bevorzugter Weiterbildung der Erfindung in dem Gehäuse ein in die Trichtermembran hineinragender, umströmbarer Strahlformkörper angeordnet. Zwischen dem Gehäuse und dem Strahlformkörper ist dabei bevorzugt auf zumindest einem Teil von dessen axialer Länge ein ringförmiger
Strömungskanal ausgebildet. Weiterhin weist der besagte Strahlformkörper bevorzugt einen sich in Richtung auf die Strahlaustrittsöffnung verjüngenden, besonders bevorzugt im Wesentlichen konischen, in einer Spitze auslaufenden Endbereich auf. Hierdurch entsteht ein solcher radial innen durch den Strahlformkörper und radial außen durch die Trichtermembran definierter ringförmiger
Durchtrittsquerschnitt, dessen Querschnittsfläche über eine axiale Erstreckung in Durchströmungsrichtung der Strahldüse mehr oder weniger stetig abnimmt bei
gleichzeitiger Orientierung der strömenden Flüssigkeit mit einer radial nach innen gerichteten Komponente.
Hierdurch ergeben sich (infolge der über die besagte axiale Erstreckung sich vollziehenden stetigen
Beschleunigung der durch den Durchtrittsquerschnitt hindurch tretenden Flüssigkeit) Strömungsverhältnisse, welche die Bildung eines stabilen Flüssigkeitsstrahls besonders begünstigen.
Während eine solche Gestaltung im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht unbedingt zwingend ist, so zeichnet sich doch eine andere bevorzugte Weiterbildung der
erfindungsgemäßen Flüssigkeitsstrahldüse dadurch aus, dass der Strahlformkörper unbeweglich in dem Gehäuse angeordnet ist. Speichenartige Strukturen, die
stromaufwärts der Trichtermembran in einem zwischen dem Gehäuse und dem Strahlformkörper bestehenden Ringraum vorgesehen sind und den Strahlformkörper halten, können dabei durch geeignete Dimensionierung und/oder
Profilierung weiterhin auch noch Strömungsleitflächen bilden .
Und auch die Trichtermembran ist besonders bevorzugt an ihrem Außenumfang unbeweglich in dem Gehäuse fixiert. Auf diese Weise lässt sich nicht nur die erfindungsgemäße Flüssigkeitsstrahldüse mit einem besonders geringen
Herstellungsaufwand fertigen. Durch Wegfall einer
Beweglichkeit des Strahlformkörpers bzw. der
Trichtermembran an ihrem Außenumfang sind auch die weiter oben beschriebenen, im Hinblick auf die hervorragende Reproduzierbarkeit des Betriebsverhaltens relevanten Gesichtspunkte besonders ausgeprägt.
Gemäß einer abermals anderen bevorzugten Weiterbildung der vorliegenden Erfindung weist die Trichtermembran einen wulstförmig ausgeführten äußeren Randbereich auf. Dies ist günstig im Hinblick auf eine dichte und
dauerhaft feste Fixierung der Trichtermembran an deren Außenumfang im Gehäuse der Flüssigkeitsstrahldüse mit einfachen Mitteln. In diesem Sinne kann insbesondere im Bereich der Strahlaustrittsöffnung des Gehäuses ein demontierbarer Haltering vorgesehen sein, der auf eine Klemmhülse wirkt, die ihrerseits eine Fixierung des
Außenumfangs der Trichtermembran in dem Gehäuse (an dem wulstförmig ausgeführten äußeren Randbereich der
Trichtermembran) bewirkt.
Schließlich ist für die angestrebte Bildung eines
besonders stabilen Flüssigkeitsstrahls günstig, wenn die Flüssigkeitseintrittsöffnung der Strahlaustrittsöffnung gegenüberliegend angeordnet ist; denn auf diese Weise entfallen Strömungsumlenkungen, die sich unter bestimmten Betriebsbedingungen auf die Bildung eines besonders stabilen Flüssigkeitsstrahls nachteilig auswirken können. Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand dreier in der Zeichnung veranschaulichter bevorzugter
Ausführungsbeispiele erfindungsgemäßer
Flüssigkeitsstrahldüsen näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 in einem perspektivischen Axialschnitt ein
erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel,
Fig. 2 in einem perspektivischen Axialschnitt und Fig. 3 in einem orthogonalen Axialschnitt ein zweites bevorzugtes Ausführungsbeispiel, und Fig. 4 wiederum in einem Axialschnitt und
Fig. 5 in einer Explosionsdarstellung ein drittes
bevorzugtes Ausführungsbeispiel.
Die in Fig. 1 der Zeichnung dargestellte
Flüssigkeitsstrahldüse umfasst ein Gehäuse 1, welches eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 und eine
Strahlaustrittsöffnung 3 aufweist. Die
Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 und die
Strahlaustrittsöffnung 3 liegen dabei - bezogen auf die Durchströmungsrichtung A - einander gegenüber, so dass der in einem Strahlformbereich S gebildete
Flüssigkeitsstrahl die Strahldüse in der gleichen
Richtung verlässt, in der die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 in die Strahldüse
eintritt .
Das Gehäuse 1 umfasst einen etwa hülsenförmigen
Grundkörper 4 und einen endseitig im Bereich der
Strahlaustrittsöffnung 3 des Gehäuses 1 auf den
Grundkörper 4 aufgeschraubten Haltering 5, dessen
Funktion weiter unten im Detail erläutert wird. Im Inneren des Grundkörpers 4 des Gehäuses 1 der
Strahldüse erstreckt sich längs zu deren Achse ein
Strahlformkörper 6. Dieser weist einen im Wesentlichen zylindrischen Hauptbereich 7 und einen - in
Durchströmungsrichtung A stromabwärts von diesem
angeordneten - sich in Richtung auf die Strahlaustrittsöffnung 3 verjüngenden, konisch ausgeführten und in einer Spitze 8 auslaufenden Endbereich 9 auf. Zwischen dem Strahlformkörper 6 und dem Grundkörper 4 des Gehäuses 1 besteht ein ringförmiger Strömungskanal 10 für die
Flüssigkeit, so dass der Strahlformkörper 6 von letzterer umströmbar ist. Der Strahlformkörper 6 ist in dem
Grundkörper 4 des Gehäuses 1 mittels mehrerer
stegförmiger, den ringförmigen Strömungskanal 10
überbrückender Speichen 11 fixiert. Diese erstrecken sich in axialer Richtung über einen wesentlichen Teil des Hauptbereichs 7 des Strahlformkörpers 6 und fungieren auf diese Weise als Strömungsleitflächen, die eine axiale Durchströmung des Strömungskanals 10 sicherstellen.
In dem ringförmigen Strömungskanal 10 ist eine elastisch verformbare trichterförmige Membran 12 dergestalt
angeordnet, dass sie sich in Durchströmungsrichtung A von einem Außenumfang auf einen Innenumfang verjüngt. Die Trichtermembran 12 ist an ihrem Außenumfang 13 dicht an dem Gehäuse 1 angeschlossen. Hierzu erstreckt sich längs des Außenumfangs 13 der Trichtermembran 12 ein
wulstförmiger Randbereich 14. Dieser ist zwischen einem Klemmring 15 und einer Klemmhülse 16 eingespannt, die beide in dem Grundkörper 4 des Gehäuses 1 aufgenommen sind und stirnseitig jeweils eine an die wulstförmige Ausführung des Randbereichs 14 der Trichtermembran 12 angepasste Profilierung aufweisen. Der Klemmring 15 stützt sich dabei an einer Stufe 17 des Grundkörpers 4 des Gehäuses 1 ab; auf die Klemmhülse 16 wirkt
demgegenüber der weiter oben bereits erwähnte Haltering 5. Eine Fixierung des Halteringes an dem Grundkörper 4 des Gehäuses 1 in der eingestellten Position lässt sich über eine in die Gewindebohrung 18 einschraubbare (nicht dargestellte) Madenschraube gewährleisten.
Die Trichtermembran 12 ist so dimensioniert, dass sie ohne eine Zufuhr von Flüssigkeit zu der
Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 mit ihrem Innenumfang 19 außen an dem Strahlformkörper 6 anliegt, und zwar an dessen konischem Endbereich 9 (vgl. den in der Zeichnung veranschaulichten Betriebszustand) . Auf diese Weise bilden die Trichtermembran 12 und Strahlformkörper 6 im Zusammenwirken miteinander eine Verschlusseinrichtung 27. Bei Zufuhr von Flüssigkeit zu der Flüssigkeitseintritts¬ öffnung 2 des Gehäuses 1 hebt der Innenumfang 19 der Trichtermembran 12 demgegenüber von dem Strahlformkörper 6 ab und gibt eine ringförmige Durchtrittsöffnung frei, deren Querschnittsfläche sich nach der Menge der
zugeführten Flüssigkeit bzw. nach dem stromaufwärts der Ringmembran 12 herrschenden Druck richtet.
Nur zu Vermeidung von Missverständnissen ist darauf hinzuweisen, dass die Zeichnung die Strahldüse gemäß dem betreffenden Ausführungsbeispiel in dem für die
vorliegende Erfindung maßgeblichen Bereich zeigt. Demnach kann die Strahldüse insbesondere eintrittsseitig
weitergehend gestaltet sein kann, beispielsweise für den Anschluss an eine Flüssigkeitszufuhr oder dergleichen vorbereitet .
Die in den Figuren 2 und 3 veranschaulichte
erfindungsgemäße Strahldüse nach einem zweiten
Ausführungsbeispiel weist in einem erheblichen Umfang bauliche und funktionale Parallelen zu der Strahldüse nach Fig. 1 auf. Diese kommen durch Verwendung
identischer Bezugszeichen für übereinstimmende,
funktionsgleiche bzw. einander entsprechende Bauteile zum Ausdruck. Im Umfang der Übereinstimmungen wird auf eine (erneute) Beschreibung der Strahldüse verzichtet und stattdessen auf die vorstehenden Erläuterung der Fig. 1 verwiesen. Als Abweichungen zu der Strahldüse nach Fig. 1 sind hier sind hier folgende Aspekte und Besonderheiten hervorzuheben :
Der Strahlformkörper 6 ist zweiteilig aufgebaut. Er umfasst ( zuströmseitig) einen ersten Teil 37 in Form einer im Wesentlichen konischen Anströmkappe 38, welche mit dem den Hauptbereich 7 und den (abströmseitigen) Endbereich 9 umfassenden zweiten Teil 39 mittels einer Steckverbindung 40 verbunden ist. Der zweite Teil 39 des Strahlformkörpers 6 ist dabei seinerseits Teil eines komplexen einstückigen Bauteils, welches zusätzlich einen den Strahlformkörper 6 unter Ausbildung eines
ringförmigen Strömungskanals 10 mit Abstand umgebenden Tragring 41 sowie mehrere flächige Speichen 11 umfasst, welche den zweiten Teil 39 des Strahlformkörpers 6 an dem Tragring 41 abstützen. Die flächigen Speichen 11 sind dabei vorliegend in Form von verdrillten
Strömungsleitflächen ausgeführt; sie bewirken, dass sich in dem ringförmigen Strömungskanal 10 eine Drallströmung einstellt. Für eine besonders vorteilhafte Beeinflussung der Strömungssituation weisen sie jeweils zwei Schlitze 42 auf. Alternativ ist bei im Übrigen gleicher Bauweise des komplexen Bauteils aus zweitem Teil 39 des
Strahlformkörpers 6, Tragring 41 und Speichen 11 eine axiale Orientierung der Strömungsleitflächen, so dass keine Drallströmung erzeugt wird, möglich.
Die Trichtermembran 12 ist demnach mit ihrem Randbereich 14 zwischen dem - in das Gehäuse 1 eingesetzten - Tragring 41 und der Klemmhülse 16 eingespannt. Für einen festen Sitz der Trichtermembran 12 sind der Tragring 41 und die Klemmhülse 16 an die Profilierung des
Randbereichs 14 der Trichtermembran 12 angepasst.
Der Grundkörper 4 des Gehäuses 1 der Strahldüse weist im Strahlformbereich S mehrere im Wesentlichen radiale
Durchbrüche 47 auf. Und die Klemmhülse 16 verfügt
ihrerseits über eine entsprechende Anzahl von
Durchbrüchen 43, welche zu denen des Grundkörpers 4 des Gehäuses 1 fluchten. So ist mittels jener Durchbrüche 47 und 43 der Innenraum des Gehäuses 1 im Strahlformbereich S seitlich belüftet, was einerseits eine ungestörte
Strahlbildung bei unterschiedlichen Durchsätzen und
Orientierungen der Strahldüse unterstützt und
andererseits das Ablaufen von ggf. angesammeltem Wasser begünstigt. Eine Verdrehung von Klemmhülse 16 und
Grundkörper 4 des Gehäuses 1 relativ zueinander ist für die besagte Belüftung unschädlich, wenn der Grundkörper 4 des Gehäuses 1 und/oder die Klemmhülse 16 im Bereich der Trennfläche eine ringförmige, eine Luftverteilung
bewirkende Umfangsnut 44 aufweisen.
Weiterhin ist das der Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 zugeordnete Ende 45 des Gehäuses 1 der Strahldüse
spezifisch für eine zuverlässige dichte Verbindung mit einem Schlauch bzw. Rohr hergerichtet. Hierzu weist der Grundkörper 4 des Gehäuses 1 in jenem Bereich zwei umlaufende Rippen 46 auf. Insgesamt ergibt bei der in den Figuren 2 und 3 gezeigten Bauweise sich erkennbar eine ausgesprochen kompakte Strahldüse mit integrierter
Verschlussfunktion .
Wie die beiden Flüssigkeitsstrahl-Verschlussdüsen nach Fig. 1 bzw. den Figuren 2 und 3 umfasst auch die in den Figuren 4 und 5 der Zeichnung veranschaulichte
Flüssigkeitsstrahl-Verschlussdüse ein Gehäuse 1, welches eine Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 und eine
Strahlaustrittsöffnung 3 aufweist. Die
Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 und die
Strahlaustrittsöffnung 3 liegen dabei wiederum - bezogen auf die Durchströmungsrichtung A - einander gegenüber, so dass der Flüssigkeitsstrahl die Strahldüse in der
gleichen Richtung verlässt, in der die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 in die Strahldüse eintritt .
Das Gehäuse 1 umfasst hier einen etwa hülsenförmigen Grundkörper 4 und eine abströmseitige Fixierhülse 20. Mittels zueinander korrespondierender Gewinde 21 sind die Fixierhülse 20 und der Grundköper 4 des Gehäuses 1 miteinander verbunden. Andere Arten der Verbindung sind möglich .
In dem Gehäuse 1 ist eine elastisch verformbare
trichterförmige Membran 12 dergestalt angeordnet, dass sie sich in Durchströmungsrichtung A verjüngt. Die
Trichtermembran 12 ist an ihrem Außenumfang 13 dicht an dem Gehäuse 1 angeschlossen. Hierzu erstreckt sich längs des Außenumfangs 13 der Trichtermembran 12 ein
wulstförmiger Randbereich 14. Dieser ist zwischen dem Grundkörper 4 des Gehäuses 1 und der Fixierhülse 20 eingespannt .
Anders als bei den Ausführungsbeispielen nach Fig. 1 bzw. den Figuren 2 und 3, bei denen die axiale Erstreckung der Trichtermembran 12 und deren Außendurchmesser etwa in der gleichen Größenordnung bemessen sind, ist bei dem
Ausführungsbeispiel nach den Figuren 4 und 5 die
Trichtermembran 12 in dem Sinne gestreckt ausgeführt, als hier ihre axiale Erstreckung deutlich größer ist als ihr Außendurchmesser. Im Übrigen nimmt die Wandstärke der Trichtermembran 12 in Durchströmungsrichtung ab, so dass der austrittsseitige Endbereich eine besonders
nachgiebige, sich konisch verjüngende Tülle 22 bildet.
An die Trichtermembran 12 sind außen zwei nachgiebige Stützrippen 23 mit jeweils einem in einer
korrespondierenden Rille 24 der Fixierhülse 20
aufgenommenen Wulst 25 angeformt. Durch eine leichte Verdrillung der Stützrippen 23 wird erreicht, dass sie ein Aufweiten des der Trichtermembran 12 und insbesondere von deren Tülle 22 nicht verhindern. Vielmehr steuern die Stützrippen kontrolliert die Aufweitung der
Trichtermembran unter gleichzeitig leichter Verdrillung der Tülle 22.
Die Tülle 22 der Trichtermembran 12 ragt ein Stück weit aus der Strahlaustrittsöffnung 3 des Gehäuses 1 hinaus. Eine im Bereich der Strahlaustrittsöffnung 3 vorgesehene Einschnürung 26 der Fixierhülse 20 wirkt dabei in Art eines Anschlags für die Trichtermembran 12 und begrenzt deren Aufweitung.
Stromaufwärts der Trichtermembran 12 ist eine gesonderte Verschlusseinrichtung 27' angeordnet. Diese umfasst einen im Bereich der Flüssigkeitseintrittsöffnung 2 in das Gehäuse 1 eingesetzten hülsenartigen Einsatz 28 und ein kappenartiges elastisches Verschlusselement 29. Ohne Zufuhr von Flüssigkeit liegt das Verschlusselement 29 mit einem zentralen Verschlusskörper 30 stirnseitig an dem Einsatz 28 an und verschließt dessen zentralen Durchgang 31; und die zylindrische Wand 32 des Verschlusselements 29 liegt an dem Zylinderabschnitt 33 des Einsatzes 28 an und verschließt dessen diagonale Bohrungen 34. Steigt infolge einsetzender Flüssigkeitszufuhr zu der
Flüssigkeitsstrahl-Verschlussdüse der Vordruck
stromaufwärts der Verschlusseinrichtung 27', so hebt das Verschlusselement 29 sukzessive von dem Einsatz 28 ab und gibt dessen zentralen Durchgang 31 und dessen diagonale Bohrungen 34 für eine zunehmende Durchströmung frei.
Die demgemäß durch die Verschlusseinrichtung 27'
hindurchströmende Flüssigkeit verlässt das
Verschlusselement 29 durch dessen zentralen Ausgang 35 und gelangt von hier über die in dem Grundkörper 4 des Gehäuses angeordnete, eine Drallströmung erzeugende Strömungsleiteinrichtung 36 zu der Trichtermembran 12.

Claims

Ansprüche
Flüssigkeitsstrahldüse, umfassend ein Gehäuse (1) mit einer Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) und einer Strahlaustrittsöffnung (3) und einen zwischen der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) und der
Strahlaustrittsöffnung (3) angeordneten
Strahlformbereich (S) mit einem Strömungskanal, dessen Durchtrittsquerschnitt veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet,
dass im Strahlformbereich (S) der Strömungskanal radial außen von einer elastisch verformbaren, an ihrem Außenumfang dauerhaft dicht an dem Gehäuse (1) angeschlossenen, sich in Durchströmungsrichtung (A) verjüngenden Trichtermembran (12) begrenzt ist, die sich zur selbsttätigen Veränderung des
Durchtrittsquerschnitts in Abhängigkeit von dem lokalen Flüssigkeitsdruck bei steigendem
Flüssigkeitsdruck radial aufweitet und bei sinkendem Flüssigkeitsdruck radial zusammenzieht.
Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (1) ein
umströmbarer Strahlformkörper (6) mit einem sich in Richtung auf die Strahlaustrittsöffnung verjüngenden Endbereich (9) angeordnet ist, wobei zwischen dem Gehäuse (1) und dem Strahlformkörper (6) auf
zumindest einem Teil von dessen axialer Länge ein ringförmiger Strömungskanal (10) ausgebildet ist. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der sich verjüngende Endbereich
(9) des Strahlformkörpers (6) im Wesentlichen konisch ausgeführt ist, wobei der Strahlformkörper
(6) bevorzugt in Strömungsrichtung in einer Spitze
(8) ausläuft.
Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 2 oder Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) mindestens einen Durchbruch (47) aufweist, durch den hindurch der Innenraum des Gehäuses (1) im
Strahlformbereich (S) seitlich belüftet ist.
Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der veränderbare Durchtrittsquerschnitt ringförmig ausgeführt ist, indem der Strahlformkörper (6) in die
Trichtermembran (12) hineinragt.
Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der
Strahlformkörper (6) unbeweglich in dem Gehäuse (1) angeordnet ist.
Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass stromaufwärts der Trichtermembran (12) in einem zwischen dem
Gehäuse (1) und dem Strahlformkörper (6) bestehenden Ringraum den Strahlformkörper (6) stützende Speichen (11), welche besonders bevorzugt als
Strömungsleitflächen ausgebildet sind, vorgesehen sind .
8. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Speichen (11) als Schlitze (42) ausgeführte Durchbrüche aufweisen.
9. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie als
Verschlussdüse ausgeführt ist mit einer stromabwärts der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) angeordneten Verschlusseinrichtung (27, 27').
10. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 9, dadurch
gekennzeichnet, dass die Verschlusseinrichtung (27, 27') in Abhängigkeit von einem Vordruck offen- und schließbar ist.
11. Flüssigkeitsstrahldüse nach den Ansprüchen 2 und 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Trichtermembran (12) einen Teil der Verschlusseinrichtung (27) bildet, indem sie ohne Zufuhr von Flüssigkeit zu der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) mit ihrem
Innenumfang (19) außen an dem Strahlformkörper (6) anliegt, wobei sich bei Zufuhr von Flüssigkeit zu der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) der Innenumfang (19) der Trichtermembran (12) von dem
Strahlformkörper (6) abhebt und eine ringförmige Durchtrittsöffnung freigibt.
12. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 11, dadurch
gekennzeichnet, dass der Innenumfang (19) der
Trichtermembran (12) an dem Strahlformkörper (6) in dessen sich verjüngenden Endbereich (9) anliegt.
13. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass sie stromaufwärts der
Trichtermembran (12) eine gesonderte, von der
Trichtermembran (12) unabhängige
Verschlusseinrichtung (27') aufweist.
14. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 13, dadurch
gekennzeichnet, dass die gesonderte
Verschlusseinrichtung (27') einen im Bereich der Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) in das Gehäuse (1) eingesetzten hülsenartigen Einsatz (28) und ein kappenartiges elastisches Verschlusselement (29) umfasst .
15. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trichtermembran (12) gestreckt ausgeführt ist, indem ihre axiale Erstreckung deutlich größer ist als ihr Außendurchmesser (13) .
16. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandstärke der Trichtermembran (12) in Durchströmungsrichtung abnimmt .
17. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 16, dadurch
gekennzeichnet, dass der austrittsseitige Endbereich der Trichtermembran (12) eine besonders nachgiebige, sich konisch verjüngende Tülle (22) bildet.
18. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass an die
Trichtermembran (12) außen nachgiebige Stützrippen (23) angeformt sind
19. Flüssigkeitsstrahldüse nach Anspruch 18, dadurch
gekennzeichnet, dass die Stützrippen (23) eine leichte Verdrillung aufweisen.
20. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trichtermembran (12) an ihrem Außenumfang (13) unbeweglich in dem Gehäuse (1) fixiert ist.
21. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die
Trichtermembran (12) einen wulstförmig ausgeführten äußeren Randbereich (14) aufweist.
22. Flüssigkeitsstrahldüse nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (1) axial durchströmt ist, indem die
Flüssigkeitseintrittsöffnung (2) der
Strahlaustrittsöffnung (3) gegenüberliegend
angeordnet ist.
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