NO300919B1 - Flatstråledyse for et höytrykksrenseapparat - Google Patents

Description

Oppfinnelsen angår en flatstråledyse for et høytrykks-renseapparat med en utløpsåpning og en konsentrisk og oppstrøms denne anordnet strømningskanal som munner inn i denne, hvor strømningskanalen har et sirkelformet tverrsnitt som avsmalner konisk i strømningsretningen og går over i et sirkelsylindrisk avsnitt som er forlagret oppstrøms utløpsåpningen, og hvor avsnittets ende danner utløpsåpningen, idet det på diametralt motstående sider av strømningskanalen i området ved overgangen av strømningskanalens koniske avsnitt til det sirkelsylindriske avsnitt er anordnet lommeformede utvidelser av strømningskanalen som er utformet og anordnet symmetrisk i forhold til hverandre, hvor utvidelsene er forsynt med en avbøyningsflate som innfører en del av væsken som strømmer gjennom det koniske avsnitt i det vesentlige tverrgående i det sylindriske avsnitt.

Flatstråledyser blir anvendt for å kunne stryke over flater som skal renses områdevis med en vifteformet rensestråle som på den ene side skal ha en mest mulig jevn rensevirkning over hele strålebredden, og på den andre side skal jevne ut denne rensevirkning mest mulig over forskjellige avstandsområder av dysen fra flaten som skal renses. Dertil er det nødvendig at flatstrålen blir minst mulig vifteformet på tvers av vifteformretningen, dessuten må trykkfordelingen i det indre av strålen være dannet slik at væskens støthastigheter er mest mulig konstant over hele tverrsnittet.

Dette oppnås ofte ikke ved vanlige flatstråledyser som har slisseformede eller elliptiske utløpsåpninger (GB-A-2 157 592; BE-A-554 493). I mange tilfeller er væskens støttrykk i sentrum av strålen vesentlig større enn i randområdene, dessuten fremkommer det ofte en vifteform av strålen på tvers av den egentlige vifteformretning.

Formålet med oppfinnelsen er å utforme en flatstråledyse av denne type på en slik måte at det dannes en flatstråle som over sitt tverrsnitt oppnår mest mulig jevne rensevirkninger, idet disse rensevirkninger skal oppnås over et større avstands-området av flaten som skal renses.

Dette formål oppnås ifølge oppfinnelsen ved en flatstråledyse av typen beskrevet i innledningen ved at utløpsåpnin-gen har et sirkelformet tverrsnitt på tvers av strømningsretnin-gen, og at de lommeformede utvidelser i det vesentlige strekker seg over hele diameteren av det sirkelsylindriske avsnitt.

Det har på overraskende måte vist seg at en flatstråle med de ønskede egenskaper kan tilveiebringes dersom både strømningskanalen i dysen og utløpsåpningen har et sirkelformet tverrsnitt, når det altså ikke utformes etter konseptet med den avlange utløpsåpning, men derimot utformes slik som er vanlig fremstilling av rotasjonssymmetriske kompaktstråler. Samtidig skjer en omforming av kompaktstrålen til en vifteformet flatstråle ved hjelp av avbøyningsflåtene som er anordnet i utvidelsene på sidene, hvor avbøyningsflåtene innfører en del av væskemengden fra sider som ligger mot hverandre på tvers inn i den kompakte strålen, og deformerer på den måten denne og gjør den vifteformet på tvers av innføringsretningen. Til tross for anvendelsen av en rotasjonssymmetrisk strømningskanal og en rotasjonssymmetrisk utløpsåpning fremkommer det dermed en vifteform av strålen, idet strålen komprimeres i retningen som ligger vinkelrett på vifteformretningen, dvs. det unngås med hell en viftedannelse på tvers av den egentlige vifteformretning. Strålen blir praktisk talt sammentrykket mellom delstrømmene som kommer inn i den fra siden, og hindres i en viftedannelse i en retning, mens den blir vifteformet i et plan som forløper vinkelrett der til.

Samtidig er det viktig at det ved hjelp av avsnittet som avsmalner konisk dannes et strømningsforhold i det indre av dysen som er spesielt egnet for en slik deformasjon av kompaktstrålen ved hjelp av fordypninger på sidene. Ved anordningen av fordypningene i overgangsområdet mellom et konisk avsnitt og et sirkelsylindrisk avsnitt fremkommer det beskrevne ønskede strålingsbilde. Selv om strømningsforholdene enda ikke kan forklares, ser det ut til å være slik at den tilstrømmende væske ved hjelp av det koniske avsnitt formes særlig virksomt til en kompakt og laminær strømmende stråle som ved hjelp av avbøyde delstrømmer på sidene er meget virksomt deformerbar.

Særlig påfallende er den tilveiebrakte trykkprofil ved en flatstråle som er tilveiebrakt på denne måten. Det har nemlig vist seg at det opptrer i det vesentlige konstante trykkverdier over hele flatstrålens tverrsnitt, i det ytterste kantområde er trykket i forhold til dette konstante trykk i resten av tverrsnittet ubetydelig høyere, dvs. i det ytterste kantområde fremkommer det en litt stigende, meget skarpt begrenset rensevirkning. Ved overstryking av en flate som skal renses med en slik stråle kan man få hele stripen som overstrykes av strålen oppnå jevne renseresultater. I kantområdet skjer det også synlig for brukerens øye en særlig virksom bortrensing, slik at en større flate kan renses fullstendig jevnt og virkningsfullt dersom brukeren lar rensestripene tilgrense hverandre direkte. Det er ikke nødvendig at noen områder blir strøket over flere ganger. Rensevirkningen opptrer videre på samme måte over et større område sett i strømningsretningen.

I en foretrukket utførelsesform er det sørger for at åpningsvinkelen for det koniske avsnitt ligger mellom 10° og 90°, fortrinnsvis mellom 30° og 50°.

Avbøyningsflaten kan i seg selv ha forskjellig geome-triske utforminger, det vesentlige er at en væskestrøm som strømmer i det vesentlige parallelt mot det sirkelsylindriske tverrsnitt av strømningskanalen blir avbøyd, og kommer etter avbøyningen i det vesentlige på tvers inn i det sylindriske avsnitt av strømningskanalen. Særlig fordelaktig er en utforming hvor avbøyningsflaten er en kuledelflate. Samtidig kan kuledel-flaten på fordelaktig måte slutte seg til en delflate av en sirkelsylinder eller kjeglestump som forløper parallelt med strømningskanalens lengderetning. En slik utvidelse lar seg på enkel måte fremstilles på den måten at det parallelt med det sylindriske avsnitt av strømningskanalen og sideveis forskjøvet i forhold til denne innbringes sylindriske eller kjegleformede boringer i dyselegemet som på sin ende er dannet kuleformet.

Det kan være sørget for at forholdet mellom avstandene fra hverandre av midtpunktene av de kuleformede avbøyningsflater og diameteren av utløpsåpningen ligger mellom 0,04 og 3, særlig mellom 0,04 og 1,5. Dette forhold er meget viktig for tykkelsen av vifteformen. Dersom avstanden mellom midtpunktene er liten er volumet av de lommeformede fordypninger små, dvs. volumstrømmen for delstrømmene som bøyes inn sideveis inn i hovedstrålen er mindre, slik at det skjer en mindre vifteform. Over dette forhold lar altså vifteformens vinkel seg styre, som er større jo større midtpunktenes avstand er fra hverandre.

Videre er det fordelaktig dersom forholdet mellom den delkuleformede avbøyningsflatens diameter og diameteren av utløpsåpningen ligger mellom 1 og 2, fortrinnsvis mellom 1,1 og 1,6. Dersom diameteren av den delkuleformede avbøyningsflate er mindre enn diameteren av utløpsåpningen fremkommer ingen vifteform av hovedstrålen, men derimot en deling i to delstråler. Dersom derimot diameteren av den delkuleformede avbøyningsflate er mer enn dobbelt så stor som diameteren av utløpsåpningen, avtar deformasjonen av hovedstrålen tydelig, dvs. vifteformen blir mindre. Hovedstrålen nærmer seg da økende en rotasjonssymmetrisk kompaktstråle.

Videre er det fordelaktig dersom lengden av det sylindriske avsnitt av strømningskanalen mellom innmunningen av det dypeste sted av avbøyningsflaten og enden av det sylindriske avsnitt ligger mellom 5 % og 30 % av diameteren av utløpsåpnin-gen. Det sylindriske avsnitt av strømningskanalen ender altså tett ved innmunningen av avbøyningsflåtene, slik at det også er mulig med forholdsvis store vifteformer av strålen, uten at de utenpåliggende stråledeler gjennom innerveggen av det sylindriske avsnitt hindres.

Lengden av det koniske avsnitt av strømningsstrålen frem til overgangen i det sirkelsylindriske avsnitt tilsvarer fortrinnsvis 5 til 20 ganger diameteren av utløpsåpningen. Det er altså sørget for et forholdsvis langt konisk avsnitt som konsentrerer og akselererer strømningen i det sirkelsylindriske avsnitt av strømningskanalen.

Lengden av det sirkelsylindriske avsnitt tilsvarer ved en foretrukket utførelsesform 0,1 til 1 gang diameteren av utløpsåpningen.

Det er gunstig dersom utløpsåpningen nedstrøms utløps-åpningen i avstand er omgitt av en beskyttelsesring med en innvendig diameteren som tilsvarer fortrinnsvis 1,5 til 10 ganger diameteren av utløpsåpningen. Denne beskyttelsesring hindrer ikke på noen måte utløpet av flatstrålen ut av utløpsåpningen, men stabiliserer denne i forhold til luftvirvler osv., slik at utløpsåpningen er trukket tilbake i forhold til dyselegemets frontflate.

Lengden av denne beskyttelsesring i strømningsretningen kan tilsvare 0,2 til 5 ganger diameteren av utløpsåpningen.

Oppfinnelsen skal beskrives nærmere i det følgende i forbindelse med et utførelseseksempel og under henvisning til tegningene, der figur 1 er et snittriss i lengderetningen av et dyselegeme av en flatstråledyse, figur 2 er et planriss av dyselegemet på figur 1 sett i strømningsretningen, figur 3 er et skjematisk sideriss av dyselegemet på figur 1 med en utgående vifteformet flatstråle og en skjematisk fremstilling av trykkfor-løpet over hele flatstrålens tverrsnitt, og figur 4 er et riss som figur 3 sett i retningen av pilen A på figur 3.

På figur 1 og 2 er det vist et dyselegeme 1 som i det vesentlige er dannet sirkelsylindrisk og på en ende bærer en ovenstående ringflens 2. Et slikt dyselegeme 1 kan tilsluttes på en strømningstilførsel etter ønske, for eksempel ved hjelp av en ikke vist koplingsring som er skjøvet over den sylindriske del av dyselegeme 1 og støtter seg på ringflensen 2 og klemmer dyselegemet 1 under mellomlegg av en tetning mot et stråledyse. Dyselegemet 1 kan også være innsatt i et dysehus, for eksempel innpresset eller limt til dette.

Dyselegemet kan bestå av metall, for eksempel av messing eller av et hardmetall for øking av slitasjemotstanden, men det er også mulig å anvende keramiske materialer eller plastmaterialer.

I dyselegemet 1 er det anordnet en i dette i langs-gående retning gjennomført strømningskanal 3 som på innstrøm-ningssiden har et avsnitt 4 som avsmalner konisk og et til dette tilsluttende sirkelsylindrisk avsnitt 5. Dette sirkelsylindriske avsnitt 5 ender i en sirkelformet utløpsåpning 6 som på sin side går inn i en tverrsnitt sirkelformet fordypning 7 i dyselegemets 1 frontside 8. Fordypningen har en større innerdiameter enn utløpsåpningen 6, slik at det er en trinnformet utvidelse av strømningskanalen i dette område, fordypningen 7 blir omgitt av dyselegemet 1 i form av en beskyttelsesring 9.

I overgangsområdet mellom den konisk avsmalnende avsnitt 4 og det sirkelsylindriske avsnitt 5 er det på diametralt motstående sider av strømningskanalen anordnet to lommeformede utvidelser 10 som i det viste utførelseseksempel begrenses av en oppstrøms anordnet flate som danner en del av en sirkelsylinder, og av en flate som er tilsluttet på den og som danner en del av en kule.

Åpningsvinkelen a av det konisk avsmalnende avsnitt 4

ligger mellom 10° og 90°, fortrinnsvis mellom 30° og 50°. Lengden y av dette konisk avsmalnende avsnitt 4 tilsvarer 5 til 20 ganger diameteren e av utløpsåpningen 6. Lengden d av det sirkelsylindriske avsnitt 5 tilsvarer 0,1 til 1 ganger diameteren e av utløpsåpningen 6.

De to lommeformede utvidelser 10 fremkommer av parallelt med strømningskanalen innbrakte boringer med kuleformet avslutning. Avstanden a av midtpunktene av disse kuleflater fra hverandre tilsvarer 0,04 til 3 ganger diameteren e av utløps-åpningen, særlig 0,04 til 1,5, mens diameteren d av den delkuleformede avbøyningsflate tilsvarer 1 til 2 ganger diameteren e av utløpsåpningen, fortrinnsvis 1,1 til 1,6 ganger.

Avbøyningsflaten av den lommeformede utvidelse munner forholdsvis tett ved utløpsåpningen 6 i det sylindriske avsnitt av strømningskanalen 3, fortrinnsvis lengden c av det sylindriske avsnitt 5 av strømningskanalen 3 mellom innmunningen av det dypeste sted av avbøyningsflaten 11 av utvidelsen 10 og enden av det sylindriske avsnitt 5 mellom 5 % og 30 % av diameteren e av utløpsåpningen 6.

Innerdiameteren f av beskyttelsesringen 9 tilsvarer 1,5 til 10 ganger diameteren e av utløpsåpningen, lengden g av beskyttelsesringen 9 i strømningsretningen er 0,2 til 5 ganger diameteren e av utløpsåpningen.

Ved foretrukkede utførelsesformer kan diameteren e av utløpsåpningen for eksempel ligge ved 1,6 mm, slik at det på grunn av de angitte forhold fremkommer mulige dimensjoner for hele den beskrevne dyse.

På grunn av fordypningene på sidene i overgangsområdet mellom avsnittet som avsmalner konisk og det sylindriske avsnitt fremkommer en vifteform av en stråle 12 som kommer ut av utløpsåpningen 6 i midtplanet mellom de to fordypninger 10, altså på tvers av innstrømmingsretningen for avbøyningsf laten 11 i det sirkelsylindriske avsnitt 5. Strålens 12 utvidelsesvinkel i dette plan lar seg derved variere, nemlig for det første ved hjelp av avstanden a mellom utvidelsene 10 midtpunkter, for det andre ved hjelp av diameteren b av den kuleformede avbøyningsf late 11. Begge tiltak endrer forholdet mellom væskens hovedstrømmer og delstrømmene som innledes gjennom utvidelsene 10 og av-bøyningsf laten 11 på tvers i denne. Jo større disse delstrømmer er i forhold til hovedstrålen, desto sterkere blir hovedstrålen vifteformet.

Som det vises av fremstillingen på figur 3 og 4 skjer vifteformen derved nesten utelukkende i midtplanet mellom de to utvidelser 10, på tvers av dette fremkommer bare en meget liten vifteform (figur 10) som også først kommer inn i en bestemt avstand fra utløpsåpningen 6.

Man får på denne måten en i det vesentlige bare i ett plan vifteformet stråle som over et større avstandsområde 13, antydet skravert på figur 3 og 4, har en i det vesentlige konstant trykkfordeling over hele strålens tverrsnitt. Dette er på figur 3 vist skjematisk ved hjelp av trykkfordelingskurven 14. Denne kurve gjengir trykkverdiene over hele tverrsnittet, idet trykkverdiene stiger nedover. Ut fra dette erkjenner man at i strålens 12 kantområder 15 inntreffer en liten, meget smalt begrenset økning av trykket, dvs. rensevirkningen for flatstrålen er like bra over hele tverrsnittet helt til ytterområdene, til og med litt forbedret i kantområdene.

En slik utjevnet rensevirkning over hele tverrsnittet gjør det mulig å drive rensedysen med et mindre arbeidstrykk, og til tross for dette oppnå en fullgod rensing over hele den påvirkede flate. Reduseringen av det nødvendige arbeidstrykk tillater igjen anvendelse av mindre høytrykkspumper, dvs. ved hjelp av den spesielle utforming av de beskrevne nye flatstråledyser kan høytrykksrenseapparater totalt bygges lettere. Dessuten er energibehovet for slike høytrykksrenseapparater mindre enn kjente apparater.

Det har videre vist seg at anvendelsen av en sirkelformet utløpsåpning 6 fører til en meget liten dyseslitasje.

For mange anvendelsesområder er en flatstråle viktig, som bare har en forholdsvis liten utvidelsesvinkel. Også dette lar seg oppnå ved hjelp av egnede variasjoner av avstanden a og eventuelt av diameteren b av den kulef ormede avbøyningsf late, det kan for eksempel oppnås så små vifteformvinkler som 4°, idet det til tross for dette dannes en flatstråle med de nevnte egenskaper.

Den beskrevne dyse kan fremstilles ved anvendelse av metalliske materialer ved spongivende bearbeidelse, særlig gunstig er det dersom utvidelsene 10 på sidene fremstilles ved boringer som bringes inn ved hjelp av et bor eller en formfreser med en kuleformet spiss.

Ved en andre utførelsesform er det også mulig med spongivende fremstilling av et dyselegeme med hovedkonturene, altså med ytterkontur, og en strømningskanal med avsnittet 4 som avsmalner konisk og det sirkelsylindriske avsnitt 5, og å innprege utvidelsene 10 på sidene inn i denne grunnkontur. Dermed kan det for eksempel anvendes et verktøy med en sentral spiss som griper inn i strømningskanalen 3 som sentrering.

Ved anvendelse av andre materialer, for eksempel plast, kan hele dysen fremstilles ved anvendelse av sprøytestøping.

Claims (15)

1. Flatstråledyse for et høytrykksrenseapparat med en utløpsåpning (6) og en konsentrisk og oppstrøms denne anordnet strømningskanal (3) som munner inn i denne, hvor strøm-ningskanalen (3) har et sirkelformet tverrsnitt som avsmalner konisk i strømningsretningen og går over i et sirkelsylindrisk avsnitt (5) som er forlagret oppstrøms utløpsåpningen (6), og hvor avsnittets (5) ende danner utløpsåpningen (6), idet det på diametralt motstående sider av strømningskanalen (3) i området ved overgangen av strømningskanalens (3) koniske avsnitt til det sirkelsylindriske avsnitt (5) er anordnet lommeformede utvidelser (10) av strømningskanalen (3) som er utformet og anordnet symmetrisk i forhold til hverandre, hvor utvidelsene (10) er forsynt med en avbøyningsf late (11) som innfører en del av væsken som strømmer gjennom det koniske avsnitt (4) i det vesentlige tverrgående i det sylindriske avsnitt (5), KARAKTERISERT VED at utløpsåpningen (6) har et sirkelformet tverrsnitt på tvers av strømningsretningen, og at de lommeformede utvidelser (10) i det vesentlige strekker seg over hele diameteren av det sirkelsylindriske avsnitt (5).

2. Flatstråledyse ifølge krav 1, KARAKTERISERT VED at åpningsvinkelen (a) av det konisk avsmalnende avsnitt (4) ligger mellom 10° og 90°.

3. Flatstråledyse ifølge krav 2, KARAKTERISERT VED at åpningsvinkelen (a) for det konisk avsmalnende avsnitt (4) ligger mellom 30° og 50°.

4. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 1 til 3, KARAKTERISERT VED at avbøyningsflaten (11) er en kuledelflate.

5. Flatstråledyse ifølge krav 4, KARAKTERISERT VED at den kuleformede avbøyningsflate (11) er tilsluttet en delflate av en sirkelsylinder eller kjeglestump som forløper parallelt med strømningskanalens (3) lengderetning.

6. Flatstråledyse ifølge krav 4 eller 5, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom avstanden (a) mellom midtpunktene for de delkuleformede avbøyningsflater (11) og diameteren (e) av utløpsåpningen (6) ligger mellom 0,04 og 3.

7. Flatstråledyse ifølge krav 6, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom avstanden (a) mellom midtpunktene av de delkuleformede avbøyningsflater (11) og diameteren (e) av utløpsåpningen (6) ligger mellom 0,04 og 1,5.

8. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 4 til 7, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom diameteren (b) av den delkuleformede avbøyningsflate (11) og diameteren (e) av utløpsåpningen (6) ligger mellom 1 og 2.

9. Flatstråledyse ifølge krav 8, KARAKTERISERT VED at forholdet mellom diameteren (b) av den delkuleformede av-bøyningsf late (11) og diameteren (e) av utløpsåpningen (6) ligger mellom 1,1 og 1,6.

10. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 1 til 9, KARAKTERISERT VED at lengden (c) av det sylindriske avsnitt (5) av strømningskanalen (3) mellom innmunningen av det dypeste sted av avbøyningsflaten (11) og enden av det sylindriske avsnitt (5) ligger mellom 5% og 30% av diameteren (e) av utløpsåpningen (6).

11. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 1 til 10, KARAKTERISERT VED at lengden (y) av det konisk avsmalnende avsnitt (4) av strømningskanalen (3) frem til overgangen i det sirkelsylindriske avsnitt (5) tilsvarer 5 til 20 ganger diameteren (e) av utløpsåpningen (6).

12. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 1 til 11, KARAKTERISERT VED at lengden (d) av det sirkelsylindriske avsnitt (5) tilsvarer 0,1 til 1,0 ganger diameteren (e) av utløpsåpningen (6) .

13. Flatstråledyse ifølge ett av kravene 1 til 12, KARAKTERISERT VED at utløpsåpningen (6) nedstrøms utløpsåpningen (6) ved avstand er omgitt av en beskyttelsesring (9).

14. Flatstråledyse ifølge krav 13, KARAKTERISERT VED at innerdiameteren (e) av beskyttelsesringen (9) tilsvarer 1,5 til 10 ganger diameteren (e) av utløpsåpningen (6).

15. Flatstråledyse ifølge krav 13 eller 14, KARAKTERISERT VED at lengden (g) av beskyttelsesringen (9) i strøm-ningsretning tilsvarer 0,2 til 5 ganger diameteren (e) av utløpsåpningen (6).