WO1989012530A1 - Sprinkler nozzle arrangement - Google Patents

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WO1989012530A1
WO1989012530A1 PCT/DE1989/000246 DE8900246W WO8912530A1 WO 1989012530 A1 WO1989012530 A1 WO 1989012530A1 DE 8900246 W DE8900246 W DE 8900246W WO 8912530 A1 WO8912530 A1 WO 8912530A1
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WO
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nozzle
nozzles
nozzle arrangement
arrangement
diameter
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Application number
PCT/DE1989/000246
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German (de)
French (fr)
Inventor
Wilfried Schneider
Original Assignee
Siemens Aktiengesellschaft
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.)
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Classifications

    • 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
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24B—MACHINES, DEVICES, OR PROCESSES FOR GRINDING OR POLISHING; DRESSING OR CONDITIONING OF ABRADING SURFACES; FEEDING OF GRINDING, POLISHING, OR LAPPING AGENTS
    • B24B55/00—Safety devices for grinding or polishing machines; Accessories fitted to grinding or polishing machines for keeping tools or parts of the machine in good working condition
    • B24B55/02—Equipment for cooling the grinding surfaces, e.g. devices for feeding coolant

Definitions

  • the present invention relates to a nozzle arrangement, preferably for the supply of cooling and / or lubricating fluid to the workpiece and / or tool in a deep grinding process, according to the preamble of claim 1.
  • nozzles with an approximately rectangular outlet cross section are usually used, which generate a jet which is intended to uniformly wet the grinding wheel and / or workpiece over the full working width, as described in the US PS 3 984 213.
  • the nozzles with an approximately rectangular outlet cross section have disadvantages.
  • the jets from such nozzles fan out even after short distances, so that only short spray distances can be achieved. The result of this is that such nozzles must be arranged relatively close to the contact zone of the tool and the workpiece. B. may result in space problems for the clamping devices for the workpiece.
  • US Pat. No. 2,925,224 describes arrangements of approximately conical, elongated nozzles with maximum diameters of at most approximately 1/16 inch, corresponding to approximately 1.6 mm, in which nozzles are arranged next to one another and approximately in parallel. Values between 1.5 inches and 3 inches, that is 3.8 cm and 7.6 cm, respectively, are given as the fanning-free spray widths that can be achieved.
  • the use of such arrangements is disadvantageous for the purposes mentioned, since the small size of the individual nozzles only permits larger throughputs of fluid with relatively complex arrangements, and also the spraying range that can be achieved is relatively small.
  • a target surface such as a grinding wheel or a workpiece
  • this is in material processing processes such. B. deep grinding, which are associated with a very high heat development, absolutely necessary to avoid damage to the tool and / or workpiece.
  • the object of the invention is therefore to create a nozzle arrangement which allows the creation of any, preferably flat, jet profiles over a sufficiently extended jet length with the least possible fanning out and can be used over a wide range for the inlet-side pressure.
  • the invention achieves the object with a nozzle arrangement comprising a plurality of nozzles for the directed guidance of fluids, in particular water, oil or emulsions from water and oil, with the features:
  • Each nozzle has approximately the shape of a hollow truncated cone, the outlet opening lying approximately in a plane perpendicular to the cone axis and the diameter of the inlet opening being at least as large as the diameter of the outlet opening, but at most 3 times as large.
  • Je ⁇ e Düs ⁇ has a sharp, burr-free outlet edge.
  • the nozzles are arranged to form a bundle of rays converging in the jet direction.
  • Nozzles whose shape resembles that of a circular truncated cone, as described in the claims, are used to construct a nozzle arrangement according to the invention.
  • water or oil-like fluids or emulsions can be used at an inlet-side pressure of approximately 2 bar to approximately 16 bar and normal pressure on the outlet side to achieve a spray width of 30 to 70 times the diameter of the outlet opening that is practically free of fanning - In the case of a nozzle with the preferred dimensions specified in the claims, this results in a spray-free spray width of up to approximately 20 cm.
  • nozzles in which the diameter of the outlet opening is at most 20 mm, in particular at least 2 mm and at most 10 mm, preferably about 3 mm are suitable for integration into nozzle arrangements according to the invention.
  • the number of nozzles per arrangement is limited to at most about 10, a sufficient throughput of fluid can be ensured. This is particularly important when nozzle arrangements according to the invention are used in material processing devices.
  • a high jet uniformity from nozzle arrangements according to the invention can be achieved if the nozzles of the arrangement are kept particularly slim and elongated, especially if the opening angle of the nozzles does not exceed a value of about 30 ". This is exactly the case.
  • the nozzle arrangement according to the invention is possible in a particularly wide range for the pressure at the inlet opening, which supports the operational safety of the arrangement. It is particularly advantageous to control the inlet-side pressure in one area h to maintain between about 2 bar and about 16 bar; a pressure of about 8 bar at the inlet opening at normal pressure at the outlet opening is preferred.
  • the nozzles that make up the arrangement are constructed next to and / or one above the other. It is possible to integrate all the nozzles in a common carrier, which complies with the manageability of the nozzle arrangements. It can also be advantageous to place each nozzle in a separate carrier, which means that the jet of each nozzle can be directed and adjusted individually. Such an arrangement will be preferred if the demands placed on the beam are particularly high.
  • An advantageous embodiment of the invention results when the outlet openings of the nozzles lie approximately in a curved surface, in particular a spherical surface segment. In this way the highest possible compactness of the nozzle arrangement reached. This is particularly necessary if the nozzle connection is to be used in a place where there is little space available.
  • nozzles For applications that require nozzle jets that are as close as possible to one another, it may be useful to arrange nozzles not only next to one another but also one above the other. It is advisable to arrange the nozzles offset one above the other, which is achieved when the center points of the outlet openings of each trip ice from three immediately adjacent nozzles form the corner points of an acute-angled triangle.
  • An acute-angled triangle is understood to mean a triangle whose inner angles are all less than 90 °.
  • a nozzle arrangement described is assigned to at least one surface to which a fluid can be delivered in jets from the nozzle arrangement.
  • the greatest distance between each nozzle of the arrangement and the predetermined area corresponds at most to about 50 times the diameter of its outlet opening, so that the distance is below the already mentioned maximum spraying distance of the individual nozzle. This guarantees an excellent quality of the jet from each nozzle.
  • the nozzles of the arrangement are expediently aligned in such a way that adjacent jets touch one another when they strike the predetermined area. This guarantees a homogeneous application of the area.
  • FIG. 1 shows a cross section of a single nozzle which can be used to construct a nozzle arrangement according to the invention
  • Figures 2, 3 and 4 show different views of a nozzle arrangement which can provide a flat jet profile with parallel jet jets
  • FIG. 5 shows a nozzle arrangement for achieving a flat jet profile, the jets of the individual nozzles meeting after a contact-free distance
  • FIG. 6 shows an arrangement of nozzles in a carrier, the outlet openings lying in a curved surface
  • Fig. 7 shows an arrangement of nozzles, each nozzle being in its own carrier.
  • a nozzle 1 which can be used in an arrangement according to the invention preferably consists of a conical, acute-angled bore made in a suitable carrier 5, the larger opening representing the inlet opening 2 and the smaller opening representing the outlet opening 3.
  • a sharp, burr-free edge 4 is required at the outlet opening 3 of the nozzle.
  • the elongated shape of the nozzle 1 serves the same purpose.
  • Figures 2, 3 and 4 show a nozzle arrangement 6 according to the invention in three different views.
  • the arrangement 6 shown supplies a large number of parallel, adjacent nozzle jets 7 and can therefore be used instead of a single nozzle with a rectangular cross section, although the arrangement 6 according to the invention offers considerable advantages with regard to the jet quality.
  • FIG. 5 shows a nozzle arrangement 6 which avoids the disadvantage of the inhomogeneity of the arrangement of the nozzle jets 7, as would be provided by an arrangement 6 shown in FIG. 2.
  • the individual nozzles 1 of the arrangement 6 are directed so that the
  • FIG. 6 shows a perspective view of a nozzle arrangement 6, in which the outlet openings 3 are arranged one above the other in a curved surface of the carrier 5.
  • the outlet openings 3 are not all of the same size, which can have advantages in special applications.
  • the outlet openings 3 are arranged offset one above the other, which results in a close juxtaposition of the nozzle jets from the arrangement 6.
  • Fig. 7 shows an arrangement 6 of three nozzles 1, which are each arranged in separate carriers 5.
  • the center points 9 of the outlet openings 3 form an acute-angled triangle 10; by virtue of the fact that the outlet openings 3 are offset one above the other, the bundle of rays originating from the arrangement 6 becomes as compact as possible and, based on the available cross-sectional area of the bundle of rays, a particularly high throughput of fluid is possible.
  • the present invention provides a wide-jet nozzle arrangement which can deliver bundles of high-quality jet streams and in particular for applications for the supply of cooling and lubricating fluid in material processing processes, in particular deep grinding, because of their relatively high fluid throughput, their high operational reliability and cost-effective Realizability is very suitable.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

In machining processes, for example deep grinding, nozzles of rectangular cross-section are traditionally used for delivering coolant and/or lubricant. These nozzles only comply to a limited extent with the requirements for jet performance and quality and are unsuitable, for example, for use in deep grinding of turbine blades. The proposed arrangement (6) comprises a plurality of individual conical nozzles (1) and is superior to known arrangements as regards maintenance of the quality of the jet over sufficient distance and as regards the requirements for operating pressure. The diameter of the inlet orifice (2) of an individual nozzle (1) is at least equal to, but not more than 3 times greater than that of the outlet orifice (3). The ratio of the length of the nozzle (1) to the diameter of the outlet orifice (3) is at least equal to 4. The nozzle (1) has a sharp, burr-free outlet edge (4). The outlet orifice (3) of the nozzle (1) lies approximately in a plane perpendicular to the axis of the cone. The arrangement can be used to deliver coolant and/or lubricant fluid to workpieces and/or tools in machining processes, particularly in deep grinding.

Description

Weitstrahl-Düsenanordnung Wide jet nozzle arrangement
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düsenanordnung, vorzugs weise für die Zustellung von Kühl- und/oder Schmierfluid auf Werkstück und/oder Werkzeug bei einem Tiefschleif-Prozeß, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The present invention relates to a nozzle arrangement, preferably for the supply of cooling and / or lubricating fluid to the workpiece and / or tool in a deep grinding process, according to the preamble of claim 1.
Zur Zustellung von Kühl- und/oder Schmiermittel auf Schleif¬ scheibe und/oder Werkstück werden üblicherweise Düsen mit etwa rechteckigem Auslaßquerschnitt eingesetzt, die einen Strahl erzeugen, der Schleifscheibe und/oder Werkstück auf der vollen Arbeitsbreite gleichmäßig benetzen soll, wie beschrieben in der US-PS 3 984 213. Die Düsen mit näherungsweise rechteckigem Aus¬ laßquerschnitt sind jedoch mit Nachteilen behaftet. Die Strah¬ len aus solchen Düsen fächern sich bereits nach kurzen Strecken stark auf, so daß nur kurze Spritzweiten realisierbar sind. Daraus ergibt sich, daß solche Düsen relativ nah an der Berüh- rungszone von Werkzeug und Werkstück angeordnet werden müssen, woraus sich z. B. bei den Einspannungsvorrichtungen für das Werkstück Platzprobleme ergeben können. Desweiteren ist beim Betrieb solcher Düsen die Einhaltung des einlaßseitigen Druckes in engen Grenzen erforderlich, was die Betriebssicherheit einer mit solchen Düsen bestückten Materialbearbeitungsanlage nicht unerheblich beeinträchtigt. Die Verwendung solcher Düsen beim Tiefschleifen von Turbinenschaufelblätterπ erwies sich im Rahmen umfangreicher Versuche als problematisch.To deliver coolant and / or lubricant to the grinding wheel and / or workpiece, nozzles with an approximately rectangular outlet cross section are usually used, which generate a jet which is intended to uniformly wet the grinding wheel and / or workpiece over the full working width, as described in the US PS 3 984 213. However, the nozzles with an approximately rectangular outlet cross section have disadvantages. The jets from such nozzles fan out even after short distances, so that only short spray distances can be achieved. The result of this is that such nozzles must be arranged relatively close to the contact zone of the tool and the workpiece. B. may result in space problems for the clamping devices for the workpiece. Furthermore, the operation of such nozzles requires that the inlet-side pressure be kept within narrow limits, which has a not inconsiderable impact on the operational safety of a material processing system equipped with such nozzles. The use of such nozzles in the deep grinding of turbine airfoils proved to be problematic in the context of extensive tests.
In der US-PS 2 925 224 werden Anordnungen etwa konischer, lang¬ gestreckter Düsen mit Maximaldurchmessern von höchstens etwa 1/16 Zoll, entsprechend etwa 1,6 mm, beschrieben, bei denen Düsen nebeneinander und etwa parallel angeordnet sind. Als erreichbare auffächerungsfreie Spritzweiten werden Werte zwischen 1,5 Zoll und 3 Zoll, dies sind 3,8 cm bzw. 7,6 cm, angegeben. Die Anwendung solcher Anordnungen ist jedoch für die erwähnten Zwecke unvorteilhaft, da die Kleinheit der Einzel¬ düsen größere Durchsätze an Fluid nur mit relativ komplexen Anordnungen erlaubt und außerdem die erreichbare Spritzweite relativ gering ist.US Pat. No. 2,925,224 describes arrangements of approximately conical, elongated nozzles with maximum diameters of at most approximately 1/16 inch, corresponding to approximately 1.6 mm, in which nozzles are arranged next to one another and approximately in parallel. Values between 1.5 inches and 3 inches, that is 3.8 cm and 7.6 cm, respectively, are given as the fanning-free spray widths that can be achieved. However, the use of such arrangements is disadvantageous for the purposes mentioned, since the small size of the individual nozzles only permits larger throughputs of fluid with relatively complex arrangements, and also the spraying range that can be achieved is relatively small.
In. der DE-U 75 00 933 werden Düsenanordnungen zur Führung von Kühlflüssigkeit auf Metallbrammen in Stranggießanlagen vorge- stellt, die aus zylindrischen, parallelen Düsen aufgebaut sind. Die Flüssigkeitsstrahlen aus solchen Anordnungen zerfallen je¬ doch gleich hinter den Düsen in kleine Tropfen, was solche An¬ ordnungen für Anwendungen, die zusammenhängende Düsenstrahlen erfordern, ungeeignet macht.In. DE-U 75 00 933 introduces nozzle arrangements for guiding coolant on metal slabs in continuous casting plants, which are constructed from cylindrical, parallel nozzles. However, the liquid jets from such arrangements disintegrate into small drops immediately behind the nozzles, which makes such arrangements unsuitable for applications which require coherent nozzle jets.
Im übrigen sind Anordnungen von Düsen, die Strahlenbündel aus zueinander parallel verlaufenden Strahlen erzeugen, für den der vorliegenden Erfindung zugrunde liegenden Zweck nicht un¬ bedingt geeignet. Sofern das Auffächern der Düsenstrahlen ver- hindert werden kann, ist es niemals möglich, mit einemFor the rest, arrangements of nozzles which generate beams from beams running parallel to one another are not absolutely suitable for the purpose on which the present invention is based. If the fanning out of the jet streams can be prevented, it is never possible with one
Strahlenbündel aus einer Anordnung paralleler Düsen eine Ziel¬ fläche, wie etwa eine Schleifscheibe oder ein Werkstück, in einem bestimmten Bereich weitestgehend homogen zu benetzen. Dies ist jedoch bei Materialbearbeitungsprozessen, wie z. B. dem Tiefschleifen, die mit einer sehr hohen Wärmeentwicklung verbunden sind, zur Vermeidung von Schädigungen an Werkzeug und/oder Werkstück unbedingt erforderlich.Beams of rays from an arrangement of parallel nozzles to wet a target surface, such as a grinding wheel or a workpiece, as homogeneously as possible in a certain area. However, this is in material processing processes such. B. deep grinding, which are associated with a very high heat development, absolutely necessary to avoid damage to the tool and / or workpiece.
Aufgabe der Erfindung ist somit die Schaffung einer Düsen- anordnung, die die Erstellung beliebiger, vorzugsweise fla¬ cher, Strahlprofile über eine hinreichend ausgedehnte Strahllän¬ ge bei möglichst geringer Auffächerung erlaubt und über einen weiten Bereich für den einlaßseitigen Druck einsetzbar ist.The object of the invention is therefore to create a nozzle arrangement which allows the creation of any, preferably flat, jet profiles over a sufficiently extended jet length with the least possible fanning out and can be used over a wide range for the inlet-side pressure.
Die Erfindung löst die Aufgabe mit einer Düsenanordnung aus einer Mehrzahl von Düsen zur gerichteten Führung von Fluiden, insbesondere Wasser, Öl oder Emulsionen aus Wasser und Öl, mit den Merkmalen:The invention achieves the object with a nozzle arrangement comprising a plurality of nozzles for the directed guidance of fluids, in particular water, oil or emulsions from water and oil, with the features:
a) Jede Düse hat etwa die Form eines Hohlkegelstumpfes, wobei die Auslaßöffnung etwa in einer Ebene senkrecht zur Kegel¬ achse liegt und der Durchmesser der Einlaßöffnung mindestens ebenso groß wie der Durchmesser der Auslaßöffnung, jedoch höchstens 3 x so groß ist. b) Jeαe Düsε weist eine scharfe, gratfreie Auslaßkante auf.a) Each nozzle has approximately the shape of a hollow truncated cone, the outlet opening lying approximately in a plane perpendicular to the cone axis and the diameter of the inlet opening being at least as large as the diameter of the outlet opening, but at most 3 times as large. b) Jeαe Düsε has a sharp, burr-free outlet edge.
c) Das Verhältnis der Länge jeder Düse zum Durchmesser ihrer Auslaßöffnung ist mindestens gleich 4.c) The ratio of the length of each nozzle to the diameter of its outlet opening is at least 4.
d) Die Düsen sind zur Bildung eines in Strahlrichtung kon¬ vergenten Bündels von Strahlen angeordnet.d) The nozzles are arranged to form a bundle of rays converging in the jet direction.
Zum Aufbau einer erfindungsgemäßeπ Düsenanordnung dienen Düsen, deren Gestalt der eines Kreiskegelstumpfes ähnelt, wie er in de Patentansprüchen beschrieben ist. Mit einer Einzeldüse solcher Art läßt sich unter Verwendung von wasser- oder ölähnlichen Fluiden oder Emulsionen daraus bei einem einlaßseitigen Druck von etwa 2 bar bis etwa 16 bar und Normaldruck auf der Auslaßseite eine praktisch auffacherungsfreie Spritzweite vom 30- bis 70-fachen Durchmesser der Auslaßöffnung erreichen - bei einer Düse mit den in den Ansprüchen genannten bevorzugten Ab¬ messungen ergibt dies eine auff cherungsfreie Spritzweite bis z etwa 20 cm. Zur Erzielung beliebiger, vorzugsweise flacher Strahlprofile, um z. B. eine Schleifscheibe gleichmäßig über ihre volle Breite zu benetzen, werden mehrere Einzeldüsen parallel betrieben, indem sie etwa so gerichtet werden, daß ihre Strahlen auf der zu benetzenden Fläche zusammentreffen. Die ge¬ ringe Auffächerung der Einzelstrahlen gewährleistet, daß sich die Strahlen untereinander nicht beeinflussen, bevor sie auf der Zielfläche auftreffen. Die mit einer solchen Anordnung erzielba¬ re Spritzweite kann bis zur max. möglichen auffächerungsfreien Spritzweite einer Einzeldüse der Anordnung betragen.Nozzles whose shape resembles that of a circular truncated cone, as described in the claims, are used to construct a nozzle arrangement according to the invention. With a single nozzle of this type, water or oil-like fluids or emulsions can be used at an inlet-side pressure of approximately 2 bar to approximately 16 bar and normal pressure on the outlet side to achieve a spray width of 30 to 70 times the diameter of the outlet opening that is practically free of fanning - In the case of a nozzle with the preferred dimensions specified in the claims, this results in a spray-free spray width of up to approximately 20 cm. To achieve any, preferably flat beam profiles to z. B. to wet a grinding wheel evenly over its full width, several individual nozzles are operated in parallel by being directed so that their rays meet on the surface to be wetted. The slight fanning out of the individual beams ensures that the beams do not influence one another before they strike the target surface. The spray distance achievable with such an arrangement can be up to the max. possible fan-free spray width of a single nozzle of the arrangement.
Zur Integration in erfindungsgemäße Düsenanordnungen sind solche Düsen geeignet, bei denen der Durchmesser der Ausla߬ öffnung höchstens 20 mm, insbesondere mindestens 2 mm und höchstens 10 mm, vorzugsweise etwa 3 mm, beträgt. Mit solchen Düsen kann, bei Beschränkung der Anzahl der Düsen pro Anordnung auf höchstens etwa 10, ein hinreichender Durchsatz von Fluid gewährleistet werden. Besonders wichtig ist dies dann, wenn er¬ findungsgemäße Düsenanordnungen in Materialbearbeitungsvor¬ richtungen Einsatz finden. Eire cεsonαers hohe Strahloualität aus erfindungsge äßεr Düsenanordnungen ist dann erreichbar, wenn die Düsen der Anordnung besonders schlank und langgestreckt gehalten wer¬ den, namentlich dann, wenn der Öffnungswinkel der Düsen einen Wert von etwa 30" nicht überschreitet. Dies ist genau dann der Fall, wenn die Differenz der Durchmesser von Ein¬ laßöffnung und Auslaßöffnung jeder Düse nicht wesentlich größer als ihre halbe Länge ist. Eine vorteilhafte Betriebs¬ bedingung der erfindungsgemäßen Düsenanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß der einlaßseitige Druck jeder Düse min¬ destens etwa 2 bar und höchstens etwa 40 bar beträgt, bei etwa normalem Atmosphärendruck an ihrer Auslaßöffnung. Der Betrieb der erfindungsgemäßen Düsenanordnung ist möglich in einem be¬ sonders weiten Bereich für den Druck an der Einlaßöffnung, was die Betriebssicherheit der Anordnung unterstützt. Besonders vorteilhaft ist es, den einlaßseitigen Druck in einem Bereich zwischen etwa 2 bar und etwa 16 bar zu halten; bevorzugt wird ein Druck etwa 8 bar an der Einlaßöffnung bei Normaldruck an der Auslaßöffnung.Those nozzles in which the diameter of the outlet opening is at most 20 mm, in particular at least 2 mm and at most 10 mm, preferably about 3 mm, are suitable for integration into nozzle arrangements according to the invention. With such nozzles, if the number of nozzles per arrangement is limited to at most about 10, a sufficient throughput of fluid can be ensured. This is particularly important when nozzle arrangements according to the invention are used in material processing devices. A high jet uniformity from nozzle arrangements according to the invention can be achieved if the nozzles of the arrangement are kept particularly slim and elongated, especially if the opening angle of the nozzles does not exceed a value of about 30 ". This is exactly the case. if the difference between the diameters of the inlet opening and outlet opening of each nozzle is not substantially greater than half their length The operation of the nozzle arrangement according to the invention is possible in a particularly wide range for the pressure at the inlet opening, which supports the operational safety of the arrangement. It is particularly advantageous to control the inlet-side pressure in one area h to maintain between about 2 bar and about 16 bar; a pressure of about 8 bar at the inlet opening at normal pressure at the outlet opening is preferred.
In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung werden die Düsen, aus denen die Anordnung besteht, neben- und/oder übereinander aufgebaut. Dabei ist es möglich, alle Düsen in einem gemeinsa¬ men Träger zu integrieren, was der Handhabbarkeit der Düsen- anordnungen entgegen kommt. Ebenfalls vorteilhaft kann es sein, jede Düse in einen separaten Träger einzubringen, womit er¬ reicht werden kann, daß der Strahl jeder Düse einzeln gerich¬ tet und eingestellt werden kann. Eine solche Anordnung wird dann bevorzugt werden, wenn die Anforderungen an das Strahlen- bündel besonders hoch sind.In an advantageous embodiment of the invention, the nozzles that make up the arrangement are constructed next to and / or one above the other. It is possible to integrate all the nozzles in a common carrier, which complies with the manageability of the nozzle arrangements. It can also be advantageous to place each nozzle in a separate carrier, which means that the jet of each nozzle can be directed and adjusted individually. Such an arrangement will be preferred if the demands placed on the beam are particularly high.
Sinnvoll ist es, zur Vereinfachung der Fertigung der erfindungs¬ gemäßen Düsenanordnung, alle Düsen mit etwa denselben Abmessun¬ gen zu wählen.To simplify the manufacture of the nozzle arrangement according to the invention, it makes sense to select all nozzles with approximately the same dimensions.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ergibt sich, wenn die Auslaßöffnungen der Düsen etwa in einer gekrümmten Fläche, insbesondere einem Kugeloberflächensegment, liegen. Auf diese Weise wird die höchstmögliche Kompaktheit der Düsenanordnung erreicht. Dies ist besonders dann notwendig, wenn αie Düsen- ancrdnung an einem Ort eingesetzt werden soll, wo nur wenig Platz zur Verfügung steht.An advantageous embodiment of the invention results when the outlet openings of the nozzles lie approximately in a curved surface, in particular a spherical surface segment. In this way the highest possible compactness of the nozzle arrangement reached. This is particularly necessary if the nozzle connection is to be used in a place where there is little space available.
Für Anwendungen, die möglichst dicht nebeneinanderliegende Düsenstrahlen erfordern, kann es sinnvoll sein, Düsen nicht nur nebeneinander, sondern auch übereinander anzuordnen. Dabei ist es empfehlenswert, die Düsen versetzt übereinander anzuordnen, was dann erreicht wird, wenn die Mittelpunkte der Auslaßöffnungen jedes Tripeis aus drei einander unmittelbar benachbarten Düsen die Eckpunkte eines spitzwinkligen Dreiecks bilden. Unter einem spitzwinkligen Dreieck wird dabei ein Dreieck verstanden, dessen Innenwinkel sämtlich kleiner als 90° sind.For applications that require nozzle jets that are as close as possible to one another, it may be useful to arrange nozzles not only next to one another but also one above the other. It is advisable to arrange the nozzles offset one above the other, which is achieved when the center points of the outlet openings of each trip ice from three immediately adjacent nozzles form the corner points of an acute-angled triangle. An acute-angled triangle is understood to mean a triangle whose inner angles are all less than 90 °.
In besonderer Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist ein beschriebene Düsenanordnung mindestens einer Fläche zugeordnet zu der von der Düsenanordnung aus ein Fluid in Strahlen zustellbar ist. Dabei entspricht die größte Distanz zwischen jeder Düse der Anordnung und der vorgegebenen Fläche höchstens etwa dem 50fachen Durchmesser ihrer Auslaßöffnung, so daß die Distanz unterhalb der bereits benannten maximalen Spritzweite der Einzeldüse liegt. Eine ausgezeichnete Qualität des Strahls aus jeder Düse ist damit gewährleistet.In a particular embodiment of the present invention, a nozzle arrangement described is assigned to at least one surface to which a fluid can be delivered in jets from the nozzle arrangement. The greatest distance between each nozzle of the arrangement and the predetermined area corresponds at most to about 50 times the diameter of its outlet opening, so that the distance is below the already mentioned maximum spraying distance of the individual nozzle. This guarantees an excellent quality of the jet from each nozzle.
Sinnvoll ist es, die Düsen der erfindungsgemäßen Düsenan¬ ordnung so auf die zugeordnete Fläche auszurichten, daß alle Strahlen einander vor dem Auftreffen auf die vorgegebene Fläch nicht beeinflussen. Eine weitere Erhöhung der Strahlqualität der Düsenanordnung ist damit möglich.It makes sense to align the nozzles of the nozzle arrangement according to the invention to the assigned area in such a way that all the jets do not influence one another before hitting the predetermined area. A further increase in the jet quality of the nozzle arrangement is possible.
Um eine möglichst homogene Beaufschlagung der vorgegebenen Fläche mit Fluid aus der Düsenanordnung zu erreichen, werden die Düsen der Anordnung zweckmäßigerweise so ausgerichtet, daß benachbarte Strahlen beim Auftreffen auf die vorgegebene Fläch einander berühren. Die homogene Beaufschlagung der Fläche ist damit gewährleistet. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dar¬ gestellt; es zeigen:In order to achieve the most homogeneous possible application of fluid from the nozzle arrangement to the predetermined area, the nozzles of the arrangement are expediently aligned in such a way that adjacent jets touch one another when they strike the predetermined area. This guarantees a homogeneous application of the area. Embodiments of the invention are shown in the drawings; show it:
Fig. 1 eine zum Aufbau einer erfindungsgemäßen Düsenanordnung verwendbare Einzeldüse im Querschnitt;1 shows a cross section of a single nozzle which can be used to construct a nozzle arrangement according to the invention;
Figuren 2, 3 und 4 verschiedene Ansichten einer Düsenanordnung, die ein flaches Strahlprofil mit parallelen Düsenstrahlen liefern kann;Figures 2, 3 and 4 show different views of a nozzle arrangement which can provide a flat jet profile with parallel jet jets;
Fig. 5 eine Düsenanordnung zur Erzielung eines flachen Strahl¬ profils, wobei die Strahlen der Einzeldüsen nach einer berüh¬ rungsfreien Strecke zusammentreffen;5 shows a nozzle arrangement for achieving a flat jet profile, the jets of the individual nozzles meeting after a contact-free distance;
Fig. 6 eine Anordnung von Düsen in einem Träger, wobei die Auslaßöffnungen in einer gekrümmten Fläche liegen;6 shows an arrangement of nozzles in a carrier, the outlet openings lying in a curved surface;
Fig. 7 eine Anordnung von Düsen, wobei jede Düse in einem eigenen Träger liegt.Fig. 7 shows an arrangement of nozzles, each nozzle being in its own carrier.
Wie in Fig. 1 dargestellt, besteht eine in einer erfindungsge¬ mäßen Anordnung verwendbare Düse 1 bevorzugt aus einer in einen geeigneten Träger 5 eingebrachten, konischen, spitzwinkligen Bohrung, wobei die größere Öffnung die Einlaßöffnung 2, die kleinere Öffnung die Auslaßöffnung 3 darstellt. Um die Bildung eines auffächerungsfreien Düsenstrahls 7 zu gewährleisten, ist an der Auslaßöffnung 3 der Düse eine scharfe, gratfreie Kante 4 erforderlich. Demselben Zweck dient die langgestreckte Form der Düse 1.As shown in FIG. 1, a nozzle 1 which can be used in an arrangement according to the invention preferably consists of a conical, acute-angled bore made in a suitable carrier 5, the larger opening representing the inlet opening 2 and the smaller opening representing the outlet opening 3. In order to ensure the formation of a fan-free jet 7, a sharp, burr-free edge 4 is required at the outlet opening 3 of the nozzle. The elongated shape of the nozzle 1 serves the same purpose.
Figuren 2, 3 und 4 zeigen eine erfindungsgemäße Düsenanordnung 6 in drei verschiedenen Ansichten. Die dargestellte Anordnung 6 liefert eine Vielzahl von parallelen, nebeneinanderliegenden Düsenstrahlen 7 und ist somit statt einer einzigen Düse mit rechteckigem Querschnitt einsetzbar, wobei allerdings die er¬ findungsgemäße Anordnung 6 hinsichtlich der Strahlqualität beträchtliche Vorteile bietet. IFigures 2, 3 and 4 show a nozzle arrangement 6 according to the invention in three different views. The arrangement 6 shown supplies a large number of parallel, adjacent nozzle jets 7 and can therefore be used instead of a single nozzle with a rectangular cross section, although the arrangement 6 according to the invention offers considerable advantages with regard to the jet quality. I
_ Fig. 5 zeigt eine Düsenanordnung 6, die den Nachteil der In¬ homogenität der Anordnung der Düsenstrahlen 7, wie sie eine in Fig. 2 dargestellte Anordnung 6 liefern würde, vermeidet. Die Einzeldüsen 1 der Anordnung 6 sind so gerichtet, daß die5 shows a nozzle arrangement 6 which avoids the disadvantage of the inhomogeneity of the arrangement of the nozzle jets 7, as would be provided by an arrangement 6 shown in FIG. 2. The individual nozzles 1 of the arrangement 6 are directed so that the
5 aus ihnen austretenden Düsenstrahlen 7 auf einer vorzugebenden Profilfläche 8 zusammentreffen, wodurch die Inhomogenität der Gesamtheit der Düsenstrahlen 7 aus dieser Fläche 8 praktisch ausgeschaltet werden kann; gegenüber einer Rechteck-Düse gewährt diese Anordnung 6 jedoch den Vorzug der großen Spritz- weite.5 nozzle jets 7 emerging from them meet on a profile surface 8 to be predetermined, whereby the inhomogeneity of the entirety of the nozzle jets 7 from this surface 8 can be practically eliminated; Compared to a rectangular nozzle, however, this arrangement 6 gives the advantage of the large spraying distance.
Fig. 6 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Düsenanordnung 6, bei der die Auslaßδffnungen 3 in einer gekrümmten Fläche des Trägers 5 in zwei Reihen übereinander angeordnet sind. Die Aus- laßöffnungen 3 sind nicht alle gleich groß, was bei speziellen Anwendungen durchaus Vorteile bringen kann. Die Auslaßöffnungen 3 sind versetzt übereinander angeordnet, wodurch sich ein dichtes Nebeneinanderlegen der Düsenstrahlen aus der Anordnung 6 ergibt.6 shows a perspective view of a nozzle arrangement 6, in which the outlet openings 3 are arranged one above the other in a curved surface of the carrier 5. The outlet openings 3 are not all of the same size, which can have advantages in special applications. The outlet openings 3 are arranged offset one above the other, which results in a close juxtaposition of the nozzle jets from the arrangement 6.
Fig. 7 zeigt eine Anordnung 6 aus drei Düsen 1, die jeweils in separaten Trägern 5 angeordnet sind. Die Mittelpunkte 9 der Auslaßöffnungen 3 bilden dabei ein spitzwinkliges Dreieck 10; dadurch, daß die Auslaßöffnungen 3 versetzt übereinander liegen, wird das der Anordnung 6 entstammende Strahlenbündel möglichst kompakt und es ist, bezogen auf die zur Verfügung stehende Querschnittsfläche des Strahlenbündels, ein besonders hoher Durchsatz an Fluid möglich.Fig. 7 shows an arrangement 6 of three nozzles 1, which are each arranged in separate carriers 5. The center points 9 of the outlet openings 3 form an acute-angled triangle 10; by virtue of the fact that the outlet openings 3 are offset one above the other, the bundle of rays originating from the arrangement 6 becomes as compact as possible and, based on the available cross-sectional area of the bundle of rays, a particularly high throughput of fluid is possible.
Die vorliegende Erfindung liefert eine Weitstrahl-Düsen¬ anordnung, die Bündel von Düsenstrahlen hoher Qualität liefern kann und insbesondere für Anwendungen zur Zustellung von Kühl- und Schmierfluid bei Materialbearbeitungsprozessen, insbesondere dem Tiefschleifen, aufgrund ihres relativ hohen Fluiddurchsatzes, ihrer hohen Betriebssicherheit und kosten¬ günstigen Realisierbarkeit sehr gut geeignet ist. The present invention provides a wide-jet nozzle arrangement which can deliver bundles of high-quality jet streams and in particular for applications for the supply of cooling and lubricating fluid in material processing processes, in particular deep grinding, because of their relatively high fluid throughput, their high operational reliability and cost-effective Realizability is very suitable.

Claims

Patentansprüche Claims
i. Düsenanordnung (6), bestehend aus einer Mehrzahl von Düsen (1), zur gerichteten Führung von Fluiden, insbesondere Wasser, öl oder Emulsionen aus Wasser und Öl, g e k e n n z e i c h¬ n e t d u r c h folgende Merkmalei. Nozzle arrangement (6), consisting of a plurality of nozzles (1), for the directed guidance of fluids, in particular water, oil or emulsions of water and oil, the following features
a) jede Düse (1) hat etwa die Form eines Hohlkegelstumpfes, wobei die Auslaßoffnung (3) etwa in einer Ebene senkrecht zur Kegelachse liegt und der Durchmesser der Einlaßöffnung (2) mindestens ebenso groß wie der Durchmesser der Ausla߬ öffnung (3), jedoch höchstens dreimal so groß ist; b) jede Düse (1) weist eine scharfe, gratfreie Auslaßkante (4) auf; c) das Verhältnis der Länge jeder Düse (1) zum Durchmesser ihrer Auslaßöffnung (3) ist mindestens gleich 4; d) die Düsen (1) sind zur Bildung eines in Strahlrichtung konvergenten Bündels von Strahlen (7) angeordnet.a) each nozzle (1) has approximately the shape of a hollow truncated cone, the outlet opening (3) lying approximately in a plane perpendicular to the cone axis and the diameter of the inlet opening (2) being at least as large as the diameter of the outlet opening (3), but at most three times as large; b) each nozzle (1) has a sharp, burr-free outlet edge (4); c) the ratio of the length of each nozzle (1) to the diameter of its outlet opening (3) is at least equal to 4; d) the nozzles (1) are arranged to form a bundle of jets (7) converging in the jet direction.
2. Düsenanordnung (6) nach Anspruch 1, d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß der Durchmesser der Auslaßöffnung (3) jeder Düse (1) höchstens 20 mm, insbesondere mindestens 2 mm und höchstens 10 mm, vorzugsweise etwa 3 mm, beträgt.2. Nozzle arrangement (6) according to claim 1, so that the diameter of the outlet opening (3) of each nozzle (1) is at most 20 mm, in particular at least 2 mm and at most 10 mm, preferably about 3 mm.
3. Düsenanordnung (6) nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß bei jeder Düse (1) die Differenz der Durchmesser von Einlaßöffnung (2) und Ausla߬ öffnung (3) nicht wesentlich größer als die halbe Länge der Düse (1) ist.3. Nozzle arrangement (6) according to claim 1 or 2, characterized in that for each nozzle (1) the difference in the diameter of the inlet opening (2) and Ausla߬ opening (3) is not significantly greater than half the length of the nozzle (1) .
4. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Düse (1) ausgelegt ist für einen Druck von mindestens etwa 2 bar und höchstens etwa 40 bar an der Einlaßöffnung (2) und Normaldruck an der Auslaßöffnung (3).4. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that each nozzle (1) is designed for a pressure of at least about 2 bar and at most about 40 bar at the inlet opening (2) and normal pressure at the outlet opening (3).
5. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Düse (I) ausgelegt ist für einen Druck von mindestens etwa 2 bar und Höchstens etwa 16 bar, vorzugsweise etwa 8 bar, an der Einla߬ öffnung (2) und Normaldruck an der Auslaßöffnung (3).5. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, characterized in that each nozzle (I) is designed for a pressure of at least about 2 bar and at most about 16 bar, preferably about 8 bar, at the inlet opening (2) and normal pressure at the outlet opening (3).
6. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß diese aus Düsen (1), die neben- und/oder übereinander angeordnet sind, aufgebaut ist.6. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that it is constructed from nozzles (1) which are arranged next to and / or one above the other.
7. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sich die Düsen (1) in einem gemeinsamen Träger (5) befinden.7. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, that the nozzles (1) are located in a common carrier (5).
8. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß jede Düse (1) in einem separaten Träger (5) liegt, insbesondere mit der Mög¬ lichkeit, den Strahl (7) jeder Düse (1) einzeln zu richten.8. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that each nozzle (1) lies in a separate carrier (5), in particular with the possibility of directing the jet (7) of each nozzle (1) individually.
9. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß alle Düsen (1) etwa dieselben Abmessungen aufweisen.9. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that all nozzles (1) have approximately the same dimensions.
10. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Ausla߬ öffnungen (3) der Düsen (1) etwa in einer gekrümmten Fläche, insbesondere einem Kugeloberflächensegment, liegen.10. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the outlet openings (3) of the nozzles (1) lie approximately in a curved surface, in particular a spherical surface segment.
11. Düsenanordnung (6) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bestehend aus mindestens drei Düsen (1), d a d u r c h g e¬ k e n n z e i c h n e t, daß die Mittelpunkte (9) der Ausla߬ öffnungen (3) jedes Tripeis aus drei einander unmittelbar benachbarten Düsen (1) die Eckpunkte eines spitzwinkligen Dreiecks (10) bilden.11. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, consisting of at least three nozzles (1), dadurchge¬ indicates that the centers (9) of the Ausla߬ openings (3) of each trip ice from three directly adjacent nozzles (1) Form corner points of an acute-angled triangle (10).
12. Düsenanordnung (6) gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß sie mindestens einer Fläche (8) zugeordnet ist, wobei von der Düsenanordnung ^ ! c -. luic in Strahlen (7) zu der Fläche (8) zustellbar ist12. Nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims, characterized in that it is assigned to at least one surface (8), being of the nozzle arrangement ^! c -. luic in beams (7) to the surface (8) is deliverable
13. Düsenanordnung gemäß Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsen (1) so ausgerichtet sind, daß alle Strahlen (7) einander vor dem Auftreffen auf die vorgegebene Fläche (8) nicht beeinflussen.13. Nozzle arrangement according to claim 12, so that the nozzles (1) are aligned in such a way that all jets (7) do not influence one another before hitting the predetermined area (8).
14. Düsenanordnung (6) gemäß Anspruch 12 oder 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsen (1) so ausgerichtet sind, daß benachbarte Strahlen (7) beim Auftreffen auf die vorgegebene Fläche (8) einander berühren.14. Nozzle arrangement (6) according to claim 12 or 13, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the nozzles (1) are aligned so that adjacent jets (7) touch each other when striking the predetermined area (8).
15. Düsenanordnung (6) gemäß einem der Ansprüche 12 bis 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Düsen15. Nozzle arrangement (6) according to one of claims 12 to 14, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the nozzles
(1) so ausgerichtet sind, daß durch die Strahlen (7) auf der vorgegebenen Fläche (8) mindestens ein Bereich gegeben ist, der im wesentlichen homogen mit Fluid beaufschlagbar ist.(1) are aligned in such a way that the jets (7) on the given surface (8) provide at least one area which can be acted upon with fluid essentially homogeneously.
16. Anwendung einer Düsenanordnung (6) gemäß einem der vorher¬ gehenden Ansprüche bei der Materialbearbeitung zur Führung von Kühl- und/oder Schmierfluid auf Werkstück und/oder Werkzeug.16. Use of a nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims in material processing for guiding cooling and / or lubricating fluid on the workpiece and / or tool.
17. Anwendung einer Düsenanordnung (6) gemäß einem der vorher- gehenden Ansprüche zur Führung von Kühl- und/oder Schmierfluid auf Werkstück und/oder Werkzeug bei einem Schleifprozeß, insbesondere beim Tiefschleif-Prozeß. 17. Use of a nozzle arrangement (6) according to one of the preceding claims for guiding cooling and / or lubricating fluid on the workpiece and / or tool in a grinding process, in particular in the deep grinding process.
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