WO2005037489A1 - Device for generating a rotating fluid jet - Google Patents

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WO2005037489A1
WO2005037489A1 PCT/EP2004/011723 EP2004011723W WO2005037489A1 WO 2005037489 A1 WO2005037489 A1 WO 2005037489A1 EP 2004011723 W EP2004011723 W EP 2004011723W WO 2005037489 A1 WO2005037489 A1 WO 2005037489A1
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WO
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mixing chamber
axis
jet
chamber
jet axis
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Application number
PCT/EP2004/011723
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German (de)
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Inventor
Johan Szücs
Original Assignee
Szuecs Johan
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Publication date
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    • B24GRINDING; POLISHING
    • B24CABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C5/00Devices or accessories for generating abrasive blasts
    • B24C5/02Blast guns, e.g. for generating high velocity abrasive fluid jets for cutting materials
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/10Spray pistols; Apparatus for discharge producing a swirling discharge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24GRINDING; POLISHING
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    • B24C1/00Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/003Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods using material which dissolves or changes phase after the treatment, e.g. ice, CO2
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    • B24C7/00Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0046Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier
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    • B24C7/00Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts
    • B24C7/0046Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier
    • B24C7/0076Equipment for feeding abrasive material; Controlling the flowability, constitution, or other physical characteristics of abrasive blasts the abrasive material being fed in a gaseous carrier the blasting medium being a liquid stream

Definitions

  • the invention relates to a device for generating a fluid jet which rotates about a jet axis pointing in the jet direction.
  • the device can be used in particular for the gentle treatment of surfaces, preferably cleaning.
  • it is suitable for the treatment of sensitive surfaces of, for example, monuments, sculptures, vehicles, including air and water vehicles.
  • It is preferably a hand-held device, particularly preferably in the form of a cleaning gun.
  • EP 0 171 448 B1 describes a tried and tested principle according to which an air-granulate stream is introduced into the mixing chamber through a central supply line concentric with the jet axis via an atomizing nozzle and obliquely and eccentrically to the water stream.
  • the two fluid streams, including the granulate contained in the one stream, are swirled by this special feed in the mixing chamber and ejected in a jet direction through a nozzle.
  • the emerging jet rotates around its jet axis pointing in the direction of the jet, so that the conical mixture jet is created.
  • a considerable part of the kinetic energy of the beam is in the rotational movement, so that the impact energy in the direction of the beam when the beam strikes the surface to be treated compared to a beam that only progresses in translation same total energy significantly reduced and therefore the treatment of the surface can be carried out particularly gently using a kind of wiping movement.
  • EP 0 582 191 A1 proposes to form the atomizing nozzle for the water into a narrow and wide slot nozzle.
  • the air-granulate mixture is again eccentrically and obliquely fed into the mixing chamber to the central slot nozzle, so that the fluid flows in the mixing chamber are swirled according to the principle known from EP 0 171 448 B1 in order to obtain the rotating mixture jet at the nozzle outlet ,
  • the thin but wide water jet generated by means of the slot nozzle shields the chamber wall from the air-granulate mixture jet entering the mixing chamber at least partially, so that wear is reduced and the mixing and swirling of the fluid streams in the mixing chamber are intensified.
  • the invention is based on a device for generating a fluid jet rotating about a jet axis and comprises a nozzle through which the jet emerges in a jet direction along the jet axis, a mixing chamber for mixing and swirling fluid streams introduced into the mixing chamber, a mixing chamber outlet, which Mixing chamber connects to the nozzle and through which the jet axis extends, and at least two feed lines through which the fluid flows to be mixed and swirled can be introduced into the mixing chamber.
  • the mixing chamber is delimited by a chamber wall which is preferably curved continuously around the jet axis.
  • the mixing chamber can in particular be cylindrical. It is preferably rotationally symmetrical with the beam axis as the axis of symmetry.
  • the rotational movement of the mixture is brought about in that at least two fluid flows are introduced eccentrically and at an angle to one another into the mixing chamber through the at least two feed lines, in order to mix there and form a mixture vortex, which then emerges from the nozzle forms the rotating fluid jet.
  • more than two feed lines to the Mixing accordingly more than two fluid flows can be provided, it corresponds to preferred embodiments if exactly two feed lines lead into the mixing chamber.
  • the other supply line of the at least two supply lines either runs eccentrically or angled or both eccentric and angled to the jet axis, in order to also eccentrically and / or introduce the fluid flow entering the mixing chamber through them into the mixing chamber.
  • a course eccentric to the jet axis means that the center of gravity of the flow cross-section of the feed line in question does not lie on the jet axis at its mouth into the mixing chamber.
  • the beam axis does not even run through the mouth of the eccentric feed line, i. H.
  • the at least one eccentric feed line forms an inflow axis with a corresponding eccentricity for the fluid flow introduced through it.
  • the inflow axis runs in such a way that it does not intersect the jet axis itself, but only its parallel projection in the case of an inclined course. For the other of the at least two supply lines, this preferably applies in the same way.
  • both fluid streams eccentrically to the jet axis
  • the lever arm between the fluid streams which increases angular momentum during the swirling, can be enlarged and the swirling correspondingly increased.
  • An eccentricity of both supply lines also has the result that the fluid streams supplied through such supply lines are each introduced closer to the chamber wall than a fluid stream supplied centrally on the jet axis, and thereby both the one and the other of the at least two fluid streams counter the chamber wall can protect each other better than a centrally introduced fluid flow.
  • both the first and the second supply line run at an angle, ie with an inclination greater than 0 ° and less than 90 ° to the jet axis
  • the inclination to the jet axis can be smaller for each of the fluid streams and the angle to the chamber wall can be more acute than with only one of the supply lines when the slope is inclined. This measure also reduces wear.
  • the inclinations to the jet axis are selected such that each of the fluid streams is introduced into the mixing chamber with an inclination, but nevertheless with a speed component pointing in the jet direction. If both the first feed line and the second feed line run eccentrically and at an angle to the jet axis, a particularly intensive and therefore uniform mixing of the fluid streams is achieved with the formation of a mixture vortex. The beneficial effects of both measures are combined.
  • At least one, preferably exactly one, of the fluid streams is directed away from the jet axis in the direction of an outer surface of the chamber wall.
  • at least one of the supply lines runs in at least one end section opening into the mixing chamber and points away from the jet axis in the direction of the relevant chamber wall.
  • the angle of inclination of the end section of the relevant feed line and thus the angle of inclination of the fluid flow introduced through this feed line should be at least 5 ° and at most 40 ° to the beam axis.
  • a depression is preferably formed in the area of the chamber wall in which the fluid flow in question impinges.
  • the depression is advantageously shaped in such a way that the fluid stream directed onto the chamber wall or only a part thereof is deflected inwards into the chamber. If one of the fluid streams contains solid particles or is a gas-particle stream, this fluid stream is preferably introduced into the mixing chamber.
  • At least one of the fluid streams is preferably introduced into or on the chamber wall into the mixing chamber.
  • the relevant feed line can run in its end section forming the mouth into the chamber in such a way that the fluid flow introduced through it flows along the chamber wall at which it emerges from the feed line. It is particularly preferred if this feed line opens into a depression in the chamber wall, which becomes flatter continuously in the inflow direction, so that the fluid flow initially entering the depression passes through the course of the depression below an acute angle of preferably at most 50 °, more preferably at most 30 °, to the beam axis in the chamber.
  • At least one of the supply lines runs in such a way that the fluid flow entering it into the chamber receives an angular momentum about the beam axis through contact with the chamber wall curved around the beam axis. If this feed line introduces the fluid flow tangentially to the chamber wall into the chamber, its end section forming the mouth has a corresponding inclination to the jet axis projected parallel to the chamber wall. Due to the contact with the chamber wall curved around the jet axis, the fluid flow is already set into a rotational movement about the jet axis.
  • the end section of the feed line points in a parallel projection onto the chamber wall inclined to the jet axis which is also projected parallel to the chamber wall.
  • a fluid stream introduced into the chamber pointing away from the jet axis and / or a fluid stream introduced parallel to the chamber wall in a recess of the chamber wall can be inclined in its parallel projection onto the chamber wall to the jet axis projected parallel to the same chamber wall.
  • both the first and the second fluid stream are introduced into the mixing chamber in such a way that each of the fluid streams immediately upon introduction, ie. H. when it emerges from the respective feed line, still on the side of the mixing chamber on which its feed line opens, receives an angular momentum about the beam axis through contact with the chamber wall.
  • the angular momentum, which the first fluid flow receives thereby, and the angular momentum, which the second fluid flow receives thereby can be rectified or opposite to each other.
  • At least one, advantageously only one, of the feed lines runs in such a way that the fluid flow introduced through them receives a rotational momentum about the jet axis only when the fluid flows meet.
  • the feed line runs in its end section opening into the mixing chamber in such a way that its fluid flow emerges from the feed line in one direction, which in a parallel projection onto the Chamber wall to which the fluid flow is directed or at which it emerges is parallel to the jet axis.
  • the center of gravity of the mouth of the first feed line and the centroid of the mouth of the second feed line are preferably in the same chamber half. Even more preferably, the mouth surfaces of the two supply lines are completely in the same chamber half.
  • the at least two, preferably exactly two, fluid streams that are mixed and swirled in the mixing chamber are preferably a liquid stream and a gas-particle stream.
  • the particle fraction of the gas-particle stream can in particular be a soda granulate and / or a dolomite granulate or a frozen fluid, for example ice.
  • the gas is preferably air.
  • the liquid flow can also contain particles for surface treatment. In particular, water can form the liquid flow or only its liquid component or a component of a liquid mixture.
  • An advantageous property of the device according to the invention is that when at least one of the fluid streams is formed as a gas-particle stream, the consumption of particle material can be significantly reduced compared to the known devices. On the one hand, this means a direct cost saving due to the smaller amount of particulate material, and on the other hand, a reduced wear of the particulate material is associated with a further reduction in wear, since wear, especially when using preferably sharp-edged particles, largely originates from these particles.
  • the invention even allows a liquid flow to be dispensed with. The liquid flow mentioned can be replaced by a gas flow or a further gas-particle flow.
  • the device according to the invention has significantly improved dry running properties compared to the prior art.
  • a flow of liquid which is introduced into the chamber eccentrically or at an angle to the jet axis or preferably both eccentrically and at an angle, can counteract, among other things, the adhesion of particles to the chamber wall become.
  • the liquid flow can thus perform a cleaning function in the chamber.
  • the first feed line and the second feed line are preferably circular cylindrical in their end sections forming the respective mouth into the mixing chamber. At least the end sections are preferably straight. If one of the supply lines or one of the end sections has a flow cross-section that deviates from the shape of a circular cylinder, the above explanations apply to a line or preferably straight axis which connects the centers of gravity of the cross-sectional areas of the supply line or the relevant end section.
  • the invention also relates to a method for treating surfaces, in particular sensitive surfaces, for the execution of which the device is used.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention for generating a rotating mixture jet with a mixing chamber and a nozzle in a longitudinal section
  • Figure 2 shows the mixing chamber opened in the direction of the beam in another longitudinal section
  • Figure 3 shows the mixing chamber in a cross section.
  • Figure 1 shows a mixing head of a device for generating a rotating mixture jet for the treatment of surfaces.
  • the device is a handheld device.
  • the mixing head forms a blasting gun.
  • the mixing head consists of a housing part 2 with a mixing chamber 5 which is open on one side and a housing part 3 which forms a nozzle and is attached to the open side of the mixing chamber 5 and is fastened to the housing part 2 by means of a connecting element 4, in the exemplary embodiment a holding screw ,
  • the nozzle consists of three nozzle sections, namely a short cylindrical section which directly adjoins the mixing chamber 5, a central section 8 which continuously narrows from the cylindrical section to a smallest nozzle cross section and a front section 9 which extends from the narrowest Nozzle cross section with a shape and size constant flow cross section extends to the nozzle outlet.
  • the mixing chamber 5 is delimited on the circumference by a circular cylindrical chamber wall 5a which is rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry R.
  • the nozzle 8, 9 is also rotationally symmetrical to the axis of symmetry R.
  • the chamber wall 5 a is smooth cylindrical with the exception of two depressions 12 and 22.
  • a first fluid stream preferably a liquid, particularly preferably water
  • a gas-particle mixture is also introduced into the mixing chamber 5 under pressure through a second feed line.
  • the fluid flows are introduced through the feed lines 10 and 20 into the mixing chamber 5 such that they mix there and form a vortex around the axis of symmetry R.
  • the mixture vortex formed in the mixing chamber 5 flows through a mixing chamber outlet 6 into the nozzle 8, 9 and exits at the nozzle outlet in the jet direction V pointing along the axis of symmetry R.
  • the axis of symmetry R is therefore referred to below as the beam axis.
  • the emerging mixture jet rotates about the jet axis R, so that it spreads in the jet direction and widens conically in the process. If the mixture jet is directed onto a surface to be treated, this results there due to the rotational movement a gentle wiping movement. During the wiping movement, the mixture jet entrains contaminants adhering to the surface. The result is a gentle but thorough cleaning of the surface.
  • the rotational movement of the mixture jet is generated by the special type of introduction of the fluid flows into the mixing chamber 5. Both fluid streams flow into the mixing chamber 5 under pressure both eccentrically and with an inclination to the jet axis R.
  • the first feed line 10 has an end section 11, which opens into the mixing chamber 5 at its downstream end and is inclined up to its mouth to the jet axis R and whose mouth has an eccentricity to the jet axis R.
  • the feed line 20 also has an end section 21 which opens into the mixing chamber 5 and which is inclined to the beam axis R up to its mouth.
  • An inclination angle ⁇ 2 formed between the beam axis R and a central axis 22 of the end section 21 is measured between the beam axis R and a parallel projection of the axis 22 onto the beam axis R.
  • the fluid flows are introduced into the mixing chamber 5 along the respective central axis 12 and 22.
  • the central axes 12 and 22 form the inflow axes and are also referred to in the following.
  • the liquid fluid stream introduced through the feed line 10 is introduced without atomization as a fine jet, ie the feed line 10 opens out with the free flow cross section of its end section 11.
  • the gas-particle mixture is introduced through the feed line 20 at a higher pressure than the liquid fluid stream and expands when flowing into the mixing chamber 5, but nevertheless flows in essentially along the inflow axis 22.
  • Figure 3 shows the mixing chamber 5 in the cross section AA shown in Figure 1.
  • the eccentricity ei of the mouth of the first feed line 10 and the eccentricity e 2 of the mouth of the second feed line 20 are entered.
  • the eccentricity ej and e 2 are understood to mean the radial distance between the inflow axes 12 and 22 in the mouth of the respective feed line 10 or 20 from the beam axis R.
  • the sectional planes AA and BB shown in FIGS. 1 and 2 are also entered in FIG.
  • each of the inflow axes 12 and 22 which is parallel to the beam axis R.
  • 1 shows the relevant parallel projection for the feed line 10 and FIG. 2 for the feed line 20.
  • one plane contains the projection of the inflow axis 12 parallel to the beam axis R and the other The plane contains the parallel projection of the inflow axis 22 parallel to the beam axis R.
  • the mouths of the feed lines 10 and 20 are offset from one another in the beam direction V.
  • the first feed line 10 opens downstream of the second feed line 20 into the mixing chamber 5.
  • the first feed line 10 opens into a recess 13 in the chamber wall 5a.
  • the recess 13 becomes continuously flatter from the mouth of the first feed line 10 along the inflow axis 12 in the inflow direction of the first fluid flow up to the cylindrical chamber wall 5 a.
  • the first fluid flow which is offset in the end section 12 of the first feed line 10 at a short distance radially outward to the cylindrical inner surface of the chamber wall 5 a and there parallel to a tangent to the cylindrical inner surface and in this sense tangential to the chamber wall 5 a flows through this course of the recess 13 in the plane in which the parallel projection of the inflow axis 12 is parallel to the jet axis R, at a flat angle from the chamber wall 5a away into the mixing chamber 5.
  • the first fluid stream Since the inflow axis 12 points tangentially to the chamber wall 5 a and is inclined to the jet axis R, the first fluid stream already receives an angular momentum about the jet axis R as it flows into the mixing chamber 5 and along the chamber wall 5 a The first fluid stream moves spirally about the jet axis R in the jet direction and in the direction of rotation Di shown in FIG. 3.
  • the second feed line 20 opens out at a rear end of the mixing chamber 5 with respect to the jet direction V. Its inflow axis 22 intersects the chamber wall 5 a at the angle of inclination ⁇ 2 .
  • the fluid flow supplied through the second feed line 20 is thus directed in the parallel projection of FIG. 1, in which the angle of inclination ⁇ 2 is measured, away from the beam axis R to the region of the chamber wall 5a closest to the mouth of the feed line 20. Accordingly, it is at least partially deflected inwards into the mixing chamber 5.
  • a further depression 23 is formed in the region of the chamber wall 5a, against which the second fluid flow is directed.
  • the direction of the inflow axis 21 is selected such that the second fluid flow does not receive any angular momentum when it hits the chamber wall 5a. Accordingly, the inflow axis 21 can be projected parallel to a generatrix of the chamber wall 5 a, as the parallelism of the inflow axis 22 and the jet axis R in FIG. 2 shows. Alternatively, however, the inflow axis 22 can also have an inclination to the jet axis R in a plane that is perpendicular to the plane in which its angle of inclination 2 is measured. Or, in the exemplary embodiment, the depression 23 running parallel to the beam axis R could have a correspondingly inclined course.
  • the depression 23 is preferably also formed with a corresponding inclination in the chamber wall 5a. If both fluid flows are already set into a rotary movement about the beam axis R by interaction with the chamber wall 5a, the rotary movements generated in this way can be opposite to one another or have the same direction of rotation.
  • the eccentricity ei and the inclination angle CÜ ⁇ of the inflow axis 12 are greater than the eccentricity e 2 and the inclination angle ⁇ 2 of the inflow axis 22.
  • the eccentricity ei essentially corresponds to the chamber radius.
  • the eccentricity e 2 should be at least as large as half the chamber radius; in the exemplary embodiment it is larger.
  • the angle of inclination ⁇ i should be between 5 ° and 70 °, preferably it is chosen from the range between 10 ° and 50 °.
  • the mouths of the feed lines 10 and 20 should be formed at least essentially in the same chamber half. Essentially means that at least the larger part of the respective mouth area lies in the same chamber half. In the exemplary embodiment, the two orifices even lie completely in the same chamber half, as can be seen in FIG. 3.
  • the mixing chamber outlet 6 has a circular cross section and is concentric to the axis of rotation R. Its cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the mixing chamber 5.
  • a shoulder 7, which delimits the cross-sectional area of the mixing chamber outlet 6, protrudes radially inward around the beam axis R on the front end of the mixing chamber 5 in the beam direction V.
  • the shoulder 7 projects exactly radially from the mixing chamber wall 5a.
  • the shoulder 7 serves as an impact shoulder for the mixture vortex that forms in the mixing chamber 5.
  • It is formed from a wear-resistant insert, for example from a metallic or ceramic sintered ring.
  • the nozzle 8, 9 is preferably lined with a wear-resistant material over its entire length measured along the jet axis R.
  • the shoulder 7 is part of the housing part 3 forming the nozzle 8, 9.
  • the housing part 3 forms the shoulder 7 on its rear joining surface, which in the assembled state is pressed by means of the connecting element 4 against the front end surface of the housing part 2 serving as the mating counter surface.
  • the mixing chamber 5 is fed a liquid stream, preferably a water stream, via the feed line 10, and a gas / particle mixture stream, preferably an air / particle stream, via the feed line 20.
  • Mixture stream each supplied under pressure.
  • the gas-particle mixture flow occurs with the eccentricity e 2 and at the angle of inclination ⁇ 2 away from the beam axis R in the surface area of the chamber wall 5 a facing the mouth of the feed line 20.
  • a part of the gas-particle mixture flow flows along the chamber wall 5a, a larger part is deflected inwards into the mixing chamber 5 in accordance with the inclination ⁇ 2 .
  • the deflection is reinforced by the recess 23, in which the gas-particle mixture flow essentially meets the chamber wall 5 a.
  • the liquid flow supplied through the first feed line 10 enters the mixing chamber 5 tangentially to the chamber wall 5 a in the region of the depression 13. Due to its inclination oti, the liquid flow is set into a self-rotation about the jet axis R simply by the interaction with the chamber wall 5 a. A part, preferably the larger part, of the liquid flow is deflected inward into the mixing chamber 5 by the depth of the depression 13 decreasing in the direction of flow of the liquid flow.
  • the mixture vortex of the liquid-gas-particle mixture spiraling around the jet axis R in the mixing chamber 5 catches in its part near the chamber wall 5a in the inner edge formed by the shoulder 7, thereby reducing the proportion of the translational energy of the mixture and vice versa the proportion the rotational energy can be increased.
  • the mixture vortex thus generated in the mixing chamber 5 passes through the chamber outlet 6 into the nozzle 8, 9. In the nozzle 8, 9, the vortex movement of the mixture is stabilized. Finally, after flowing through the downstream nozzle section 9, which forms a constant flow cross section, the mixture vortex emerges at the nozzle outlet.
  • the exiting mixture jet spreads conically in the jet direction V with the jet axis R as an axis of symmetry. Due to the rotational movement, it widens approximately conically from the nozzle outlet.

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Abstract

The invention relates to a device for generating a fluid jet that rotates about a jet axis (R). Said device comprises: (a) a nozzle (8, 9) through which the jet is discharged in the direction of the jet axis (R); (b) a mixing chamber (5); (c) a mixing chamber outlet (6) which connects the mixing chamber (5) to the nozzle (8, 9) and through which the jet axis (R) extends; (d) a first feeding duct (10) through which a first fluid flow can be introduced into the mixing chamber (5); and (e) a second feeding duct (20) through which a second fluid flow can be introduced into the mixing chamber (5) and which extends eccentric and diagonal to the jet axis (R) and the first feeding duct (10). The inventive device is characterized in that (f) the first feeding duct (10) also extends diagonal or eccentric to the jet axis (R).

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines rotierenden Fluidstrahls Device for generating a rotating fluid jet
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Fluidstrahls, der um eine in Strahlrichtung weisende Strahlachse rotiert. Die Vorrichtung kann insbesondere für die schonende Behandlung von Oberflächen, vorzugsweise Reinigung, verwendet werden. Insbesondere eignet sie sich für die Behandlung von empfindlichen Oberflächen von beispielsweise Denkmälern, Skulpturen, Fahrzeugen einschließlich Luft- und Wasserfahrzeugen. Sie ist vorzugsweise ein Handgerät, besonders bevorzugt in Form einer Reinigungspistole.The invention relates to a device for generating a fluid jet which rotates about a jet axis pointing in the jet direction. The device can be used in particular for the gentle treatment of surfaces, preferably cleaning. In particular, it is suitable for the treatment of sensitive surfaces of, for example, monuments, sculptures, vehicles, including air and water vehicles. It is preferably a hand-held device, particularly preferably in the form of a cleaning gun.
Für die schonende Behandlung von Oberflächen sind Vorrichtungen bekannt, die einen rotierenden, sich kegelförmig ausbreitenden Reinigungsstrahl erzeugen. Der Reinigungsstrahl wird in einer Mischkammer der Vorrichtung durch die besondere Art der Zusammenfuhrung von Fluidströmen erzeugt. So beschreibt die EP 0 171 448 Bl ein bewährtes Prinzip, nach dem durch eine zur Strahlachse konzentrische, zentrale Zuleitung Wasser über eine Zerstäubungsdüse und schräg und exzentrisch zum Wasserstrom ein Luft-Granulat-Strom in die Mischkammer eingeleitet werden. Die beiden Fluidströme einschließlich des in dem einen Strom enthaltenen Granulats werden durch diese besondere Zuführung in der Mischkammer verwirbelt und durch eine Düse in eine Strahlrichtung ausgestoßen. Der austretende Strahl vollführt eine Rotationsbewegung um seine in Strahlrichtung weisende Strahlachse, so dass der kegelförmige Gemischstrahl entsteht. Ein beträchtlicher Teil der kinetischen Energie des Strahls steckt in der Rotationsbewegung, so dass die Aufprallenergie in Strahlrichtung beim Auftreffen des Strahls auf die zu behandelnde Oberfläche gegenüber einem nur translatorisch fortschreitenden Strahl gleicher Gesamtenergie deutlich reduziert und deshalb die Behandlung der Oberfläche besonders schonend mittels einer Art Wischbewegung durchgeführt werden kann.Devices are known for the gentle treatment of surfaces which produce a rotating, conically spreading cleaning jet. The cleaning jet is generated in a mixing chamber of the device by the special way of bringing together fluid flows. For example, EP 0 171 448 B1 describes a tried and tested principle according to which an air-granulate stream is introduced into the mixing chamber through a central supply line concentric with the jet axis via an atomizing nozzle and obliquely and eccentrically to the water stream. The two fluid streams, including the granulate contained in the one stream, are swirled by this special feed in the mixing chamber and ejected in a jet direction through a nozzle. The emerging jet rotates around its jet axis pointing in the direction of the jet, so that the conical mixture jet is created. A considerable part of the kinetic energy of the beam is in the rotational movement, so that the impact energy in the direction of the beam when the beam strikes the surface to be treated compared to a beam that only progresses in translation same total energy significantly reduced and therefore the treatment of the surface can be carried out particularly gently using a kind of wiping movement.
Um die Vermischung der Fluidströme in der Mischkammer zu verbessern und deren Verschleiß zu mindern, schlägt die EP 0 582 191 AI vor, die Zerstäubungsdüse für das Wasser zu einer schmalen und breiten Schlitzdüse zu formen. Das Luft-Granulat-Gemisch wird zu der zentralen Schlitzdüse wieder exzentrisch und schräg in die Mischkammer geleitet, so dass nach dem grundsätzlich aus der EP 0 171 448 Bl bekannten Prinzip die Fluidströme in der Mischkammer verwirbelt werden, um den rotierenden Gemischstrahl am Düsenauslass zu erhalten. Der mittels der Schlitzdüse erzeugte dünne, aber breite Wasserstrahl schirmt die Kammerwand vor dem in die Mischkammer eintretenden Luft- Granulat-Gemischstrahl zumindest teilweise ab, so dass der Verschleiß vermindert und die Vermischung und Verwirbelung der Fluidströme in der Mischkammer intensiviert werden.In order to improve the mixing of the fluid streams in the mixing chamber and to reduce their wear, EP 0 582 191 A1 proposes to form the atomizing nozzle for the water into a narrow and wide slot nozzle. The air-granulate mixture is again eccentrically and obliquely fed into the mixing chamber to the central slot nozzle, so that the fluid flows in the mixing chamber are swirled according to the principle known from EP 0 171 448 B1 in order to obtain the rotating mixture jet at the nozzle outlet , The thin but wide water jet generated by means of the slot nozzle shields the chamber wall from the air-granulate mixture jet entering the mixing chamber at least partially, so that wear is reduced and the mixing and swirling of the fluid streams in the mixing chamber are intensified.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, bei Vorrichtungen, die einen rotierenden Gemischstrahl erzeugen, den Verschleiß nochmals zu mindern.It is an object of the invention to further reduce the wear on devices which generate a rotating mixture jet.
Die Erfindung geht von einer Vorrichtung zur Erzeugung eines um eine Strahlachse rotierenden Fluidstrahls aus und umfasst eine Düse, durch die der Strahl in eine Strahlrichtung entlang der Strahlachse austritt, eine Mischkammer zur Vermischung und Verwirbelung von in die Mischkammer eingeleiteten Fluidströmen, einen Mischkammerauslass, der die Mischkammer mit der Düse verbindet und durch den sich die Strahlachse erstreckt, und wenigstens zwei Zuleitungen, durch die die zu vermischenden und verwirbelnden Fluidströme in die Mischkammer einleitbar sind. Die Mischkammer wird von einer um die Strahlachse vorzugsweise umlaufend kontinuierlich gekrümmten Kammerwand begrenzt. Die Mischkammer kann insbesondere zylindrisch sein. Bevorzugt ist sie rotationssymmetrisch mit der Strahlachse als Symmetrieachse. Die Rotationsbewegung des Gemisches wird wie bei den bekannten Vorrichtungen dadurch bewirkt, dass durch die wenigstens zwei Zuleitungen wenigstens zwei Fluidströme exzentrisch und winkelig zueinander in die Mischkammer eingeleitet werden, um sich dort zu vermischen und einen Gemischwirbel zu bilden, der anschließend nach Austritt aus der Düse den rotierenden Fluidstrahl bildet. Obgleich mehr als zwei Zuleitungen zum Vermischen von dementsprechend mehr als zwei Fluidströmen vorgesehen sein können, entspricht es bevorzugten Ausführungsbeispielen, wenn genau zwei Zuleitungen in die Mischkammer führen.The invention is based on a device for generating a fluid jet rotating about a jet axis and comprises a nozzle through which the jet emerges in a jet direction along the jet axis, a mixing chamber for mixing and swirling fluid streams introduced into the mixing chamber, a mixing chamber outlet, which Mixing chamber connects to the nozzle and through which the jet axis extends, and at least two feed lines through which the fluid flows to be mixed and swirled can be introduced into the mixing chamber. The mixing chamber is delimited by a chamber wall which is preferably curved continuously around the jet axis. The mixing chamber can in particular be cylindrical. It is preferably rotationally symmetrical with the beam axis as the axis of symmetry. As in the known devices, the rotational movement of the mixture is brought about in that at least two fluid flows are introduced eccentrically and at an angle to one another into the mixing chamber through the at least two feed lines, in order to mix there and form a mixture vortex, which then emerges from the nozzle forms the rotating fluid jet. Although more than two feed lines to the Mixing accordingly more than two fluid flows can be provided, it corresponds to preferred embodiments if exactly two feed lines lead into the mixing chamber.
Nach der Erfindung verläuft nicht nur eine Zuleitung der wenigstens zwei Zuleitungen exzentrisch und winkelig zu der Strahlachse, um den durch diese Zuleitung in die Mischkammer eintretenden Fluidstrom exzentrisch und winkelig zu der Strahlachse einzuleiten, sondern es verläuft auch die andere Zuleitung der wenigstens zwei Zuleitungen entweder exzentrisch oder winkelig oder sowohl exzentrisch als auch winkelig zu der Strahlachse, um auch den durch sie in die Mischkammer eintretenden Fluidstrom exzentrisch und/oder winkelig zu der Strahlachse in die Mischkammer einzuleiten. Ein zur Strahlachse exzentrischer Verlauf bedeutet, dass der Flächenschwerpunkt des Strömungsquerschnitts der betreffenden Zuleitung an deren Mündung in die Mischkammer nicht auf der Strahlachse liegt. In einer bevorzugten Ausführung verläuft die Strahlachse nicht einmal durch die Mündung der exzentrischen Zuleitung, d. h. deren Mündung ist neben der Strahlachse angeordnet. Falls beide Zuleitungen exzentrisch verlaufen, ist es vorteilhaft, wenn die Mündungen beider Zuleitungen so angeordnet sind. Die wenigstens eine exzentrische Zuleitung bildet für den durch sie eingeleiteten Fluidstrom eine Einströmachse mit einer entsprechenden Exzentrizität. Die Einströmachse verläuft in weiter bevorzugter Ausbildung so, dass sie die Strahlachse selbst nicht schneidet, sondern im Falle eines geneigten Verlaufs nur ihre Parallelprojektion. Für die andere der wenigstens zwei Zuleitungen gilt dies vorzugsweise in gleicher Weise.According to the invention, not only does one supply line of the at least two supply lines run eccentrically and at an angle to the jet axis in order to introduce the fluid stream entering the mixing chamber through this supply line eccentrically and at an angle to the beam axis, but the other supply line of the at least two supply lines either runs eccentrically or angled or both eccentric and angled to the jet axis, in order to also eccentrically and / or introduce the fluid flow entering the mixing chamber through them into the mixing chamber. A course eccentric to the jet axis means that the center of gravity of the flow cross-section of the feed line in question does not lie on the jet axis at its mouth into the mixing chamber. In a preferred embodiment, the beam axis does not even run through the mouth of the eccentric feed line, i. H. the mouth of which is arranged next to the beam axis. If both supply lines are eccentric, it is advantageous if the mouths of both supply lines are arranged in this way. The at least one eccentric feed line forms an inflow axis with a corresponding eccentricity for the fluid flow introduced through it. In a further preferred embodiment, the inflow axis runs in such a way that it does not intersect the jet axis itself, but only its parallel projection in the case of an inclined course. For the other of the at least two supply lines, this preferably applies in the same way.
Durch eine zur Strahlachse exzentrische Einleitung beider Fluidströme kann der bei der Verwirbelung drehimpulserhöhend wirkende Hebelarm zwischen den Fluidströmen vergrößert und dementsprechend die Verwirbelung verstärkt werden. Eine Exzentrizität beider Zuleitungen hat ferner zur Folge, dass die durch derartige Zuleitungen zugeführten Fluidströme jeweils näher bei der Kammerwand als ein auf der Strahlachse zentral zugeführter Fluidstrom in die Mischkammer eingeleitet werden und dadurch sowohl der eine als auch der andere der wenigstens zwei Fluidströme die Kammerwand gegen den jeweils anderen besser als ein zentral eingeleiteter Fluidstrom schützen kann. Verläuft sowohl die erste als auch die zweite Zuleitung winkelig, d. h. mit einer Neigung größer als 0° und kleiner als 90°, zur Strahlachse, kann für jeden der Fluidströme die Neigung zur Strahlachse kleiner und der Winkel zur Kammerwand spitzer als bei geneigtem Verlauf nur einer der Zuleitungen sein. Auch durch diese Maßnahme wird der Verschleiß daher vermindert. Die Neigungen zur Strahlachse sind dabei so gewählt, dass jeder der Fluidströme zwar mit einer Neigung, aber dennoch mit einer in Strahlrichtung weisenden Geschwindigkeitskomponente in die Mischkammer eingeleitet wird. Wenn sowohl die erste Zuleitung als auch die zweite Zuleitung exzentrisch und winkelig zur Strahlachse verlaufen, wird eine besonders intensive und dadurch gleichmäßige Durchmischung der Fluidströme unter Bildung eines Gemischwirbels erzielt. Die vorteilhaften Wirkungen beider Maßnahmen werden kombiniert.By introducing both fluid streams eccentrically to the jet axis, the lever arm between the fluid streams, which increases angular momentum during the swirling, can be enlarged and the swirling correspondingly increased. An eccentricity of both supply lines also has the result that the fluid streams supplied through such supply lines are each introduced closer to the chamber wall than a fluid stream supplied centrally on the jet axis, and thereby both the one and the other of the at least two fluid streams counter the chamber wall can protect each other better than a centrally introduced fluid flow. If both the first and the second supply line run at an angle, ie with an inclination greater than 0 ° and less than 90 ° to the jet axis, the inclination to the jet axis can be smaller for each of the fluid streams and the angle to the chamber wall can be more acute than with only one of the supply lines when the slope is inclined. This measure also reduces wear. The inclinations to the jet axis are selected such that each of the fluid streams is introduced into the mixing chamber with an inclination, but nevertheless with a speed component pointing in the jet direction. If both the first feed line and the second feed line run eccentrically and at an angle to the jet axis, a particularly intensive and therefore uniform mixing of the fluid streams is achieved with the formation of a mixture vortex. The beneficial effects of both measures are combined.
Vorteilhaft ist, wenn wenigstens einer, vorzugsweise genau einer der Fluidströme von der Strahlachse weg weisend in Richtung auf eine Mantelfläche der Kammerwand eingeleitet wird. Um dies zu bewirken, verläuft wenigstens eine der Zuleitungen in zumindest einem in die Mischkammer mündenden Endabschnitt von der Strahlachse weg weisend in Richtung auf die betreffende Kammerwand zu. Der Neigungswinkel des Endabschnitts der betreffenden Zuleitung und damit der Neigungswinkel des durch diese Zuleitung eingeleiteten Fluidstroms sollte zur Strahlachse wenigstens 5° und höchstens 40° betragen. In dem Flächenbereich der Kammerwand, in dem der betreffende Fluidstrom auftrifft, ist vorzugsweise eine Vertiefung gebildet. Die Vertiefung ist vorteilhafterweise so geformt, dass der auf die Kammerwand gerichtete Fluidstrom oder nur ein Teil davon einwärts in die Kammer umgelenkt wird. Falls einer der Fluidströme feste Partikel enthält oder ein Gas-Partikel-Strom ist, wird vorzugsweise dieser Fluidstrom so in die Mischkammer eingeleitet.It is advantageous if at least one, preferably exactly one, of the fluid streams is directed away from the jet axis in the direction of an outer surface of the chamber wall. In order to achieve this, at least one of the supply lines runs in at least one end section opening into the mixing chamber and points away from the jet axis in the direction of the relevant chamber wall. The angle of inclination of the end section of the relevant feed line and thus the angle of inclination of the fluid flow introduced through this feed line should be at least 5 ° and at most 40 ° to the beam axis. A depression is preferably formed in the area of the chamber wall in which the fluid flow in question impinges. The depression is advantageously shaped in such a way that the fluid stream directed onto the chamber wall or only a part thereof is deflected inwards into the chamber. If one of the fluid streams contains solid particles or is a gas-particle stream, this fluid stream is preferably introduced into the mixing chamber.
Vorzugsweise wird wenigstens einer der Fluidströme, bevorzugt nur einer, in oder an der Kammerwand in die Mischkammεr eingeleitet. Die betreffende Zuleitung kann in ihrem die Mündung in die Kammer bildenden Endabschnitt so verlaufen, dass der durch sie eingeleitete Fluidstrom an der Kammerwand, an der er aus der Zuleitung austritt, entlangströmt. Besonders bevorzugt wird es, wenn diese Zuleitung in einer Vertiefung der Kammerwand mündet, die in Einströmrichtung kontinuierlich flacher wird, so dass der zunächst in die Vertiefung eintretende Fluidstrom durch den Verlauf der Vertiefung unter einem spitzen Winkel von vorzugsweise höchstens 50°, bevorzugter höchstens 30°, zur Strahlachse in die Kammer einwärts gelenkt wird.At least one of the fluid streams, preferably only one, is preferably introduced into or on the chamber wall into the mixing chamber. The relevant feed line can run in its end section forming the mouth into the chamber in such a way that the fluid flow introduced through it flows along the chamber wall at which it emerges from the feed line. It is particularly preferred if this feed line opens into a depression in the chamber wall, which becomes flatter continuously in the inflow direction, so that the fluid flow initially entering the depression passes through the course of the depression below an acute angle of preferably at most 50 °, more preferably at most 30 °, to the beam axis in the chamber.
In einer bevorzugten Ausführungsform verläuft wenigstens eine der Zuleitungen so, dass der durch sie in die Kammer eintretende Fluidstrom durch Kontakt mit der um die Strahlachse gekrümmten Kammerwand einen Drehimpuls um die Strahlachse erhält. Falls diese Zuleitung den Fluidstrom tangential zu der Kammerwand in die Kammer einleitet, weist ihr die Mündung bildender Endabschnitt entsprechend geneigt zu der auf die Kammerwand parallel projizierten Strahlachse. Durch den Kontakt mit der um die Strahlachse gekrümmten Kammerwand wird der Fluidstrom bereits in eine Drehbewegung um die Strahlachse versetzt. Wird der Fluidstrom durch die Zuleitung nicht tangential zu der Kammerwand eingeleitet, weist der Endabschnitt der Zuleitung in einer Parallelprojektion auf die Kammerwand geneigt zu der ebenfalls auf die Kammerwand parallel projizierten Strahlachse. So kann insbesondere ein von der Strahlachse weg weisend in die Kammer eingeleiteter Fluidstrom und/oder ein parallel zu der Kammerwand in einer Vertiefung der Kammerwand eingeleiteter Fluidstrom in seiner Parallelprojektion auf die Kammerwand geneigt zu der auf die gleiche Kammerwand parallel projizierten Strahlachse verlaufen.In a preferred embodiment, at least one of the supply lines runs in such a way that the fluid flow entering it into the chamber receives an angular momentum about the beam axis through contact with the chamber wall curved around the beam axis. If this feed line introduces the fluid flow tangentially to the chamber wall into the chamber, its end section forming the mouth has a corresponding inclination to the jet axis projected parallel to the chamber wall. Due to the contact with the chamber wall curved around the jet axis, the fluid flow is already set into a rotational movement about the jet axis. If the fluid flow through the feed line is not introduced tangentially to the chamber wall, the end section of the feed line points in a parallel projection onto the chamber wall inclined to the jet axis which is also projected parallel to the chamber wall. In particular, a fluid stream introduced into the chamber pointing away from the jet axis and / or a fluid stream introduced parallel to the chamber wall in a recess of the chamber wall can be inclined in its parallel projection onto the chamber wall to the jet axis projected parallel to the same chamber wall.
In einer vorteilhaften Weiterbildung werden sowohl der erste als auch der zweite Fluidstrom so in die Mischkammer eingeleitet, dass jeder der Fluidströme unmittelbar bei dem Einleiten, d. h. bei dem Austreten aus der jeweiligen Zuleitung, noch auf der Seite der Mischkammer, auf der seine Zuleitung mündet, durch Kontakt mit der Kammerwand einen Drehimpuls um die Strahlachse erhält. Der Drehimpuls, den der erste Fluidstrom hierdurch erhält, und der Drehimpuls, den der zweite Fluidstrom hierdurch erhält, können gleichgerichtet oder einander entgegen gerichtet sein.In an advantageous further development, both the first and the second fluid stream are introduced into the mixing chamber in such a way that each of the fluid streams immediately upon introduction, ie. H. when it emerges from the respective feed line, still on the side of the mixing chamber on which its feed line opens, receives an angular momentum about the beam axis through contact with the chamber wall. The angular momentum, which the first fluid flow receives thereby, and the angular momentum, which the second fluid flow receives thereby, can be rectified or opposite to each other.
In einer ebenfalls bevorzugten Ausführung verläuft wenigstens eine, vorteilhafterweise nur eine, der Zuleitungen so, dass der durch sie eingeleitete Fluidstrom einen Drehimpuls um die Strahlachse erst durch das Zusammentreffen der Fluidströme erhält. Die Zuleitung verläuft in ihrem in die Mischkammer mündenden Endabschnitt so, dass ihr Fluidstrom in eine Richtung aus der Zuleitung austritt, die in einer Parallelprojektion auf die Kammerwand, auf die der Fluidstrom gerichtet ist oder an der er austritt, parallel zu der Strahlachse ist.In a likewise preferred embodiment, at least one, advantageously only one, of the feed lines runs in such a way that the fluid flow introduced through them receives a rotational momentum about the jet axis only when the fluid flows meet. The feed line runs in its end section opening into the mixing chamber in such a way that its fluid flow emerges from the feed line in one direction, which in a parallel projection onto the Chamber wall to which the fluid flow is directed or at which it emerges is parallel to the jet axis.
Denkt man sich die Kammer durch eine die Strahlachse beinhaltende Ebene in zwei Hälften geteilt, so liegen der Flächenschwerpunkt der Mündung der ersten Zuleitung und der Flächenschwerpunkt der Mündung der zweiten Zuleitung vorzugsweise in der gleichen Kammerhälfte. Noch bevorzugter liegen die Mündungsflächen der beiden Zuleitungen je komplett in der gleichen Kammerhälfte.If one thinks the chamber is divided into two halves by a plane containing the beam axis, the center of gravity of the mouth of the first feed line and the centroid of the mouth of the second feed line are preferably in the same chamber half. Even more preferably, the mouth surfaces of the two supply lines are completely in the same chamber half.
Bei den wenigstens zwei, vorzugsweise genau zwei Fluidströmen, die in der Mischkammer vermischt und verwirbelt werden, handelt es sich vorzugsweise um einen Flüssigkeitsstrom und einen Gas-Partikel-Strom. Der Partikelanteil des Gas-Partikel-Stroms kann insbesondere ein Soda-Granulat und/oder ein Dolomit-Granulat sein oder ein gefrorenes Fluid, beispielsweise Eis. Das Gas ist vorzugsweise Luft. Auch der Flüssigkeitsstrom kann Partikel für die Oberflächenbehandlung enthalten. Insbesondere kann Wasser den Flüssigkeitsstrom oder nur dessen Flüssiganteil oder einen Bestandteil eines Flüssigkeitsgemisches bilden.The at least two, preferably exactly two, fluid streams that are mixed and swirled in the mixing chamber are preferably a liquid stream and a gas-particle stream. The particle fraction of the gas-particle stream can in particular be a soda granulate and / or a dolomite granulate or a frozen fluid, for example ice. The gas is preferably air. The liquid flow can also contain particles for surface treatment. In particular, water can form the liquid flow or only its liquid component or a component of a liquid mixture.
Eine vorteilhafte Eigenschaft der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es, dass bei Bildung von wenigstens einem der Fluidströme als Gas-Partikel-Strom der Verbrauch an Partikelmaterial gegenüber den bekannten Vorrichtungen deutlich reduziert werden kann. Dies bedeutet zum einen direkt eine Kostenersparnis aufgrund der geringeren Partikelmaterialmenge, und zum anderen ist mit einem verringerten Partikelmaterialverbrauch eine weitere Verschleißminderung verbunden, da Verschleiß insbesondere bei Verwendung von bevorzugt scharfkantigen Partikeln, größtenteils von diesen Partikeln ausgeht. Die Erfindung erlaubt sogar den Verzicht auf einen Flüssigkeitsstrom. Der genannte Flüssigkeitsstrom kann durch einen Gasstrom oder einen weiteren Gas-Partikel-Strom ersetzt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbesserte Trockenlaufeigenschaften auf. Durch einen Flüssigkeitsstrom, der exzentrisch oder geneigt zur Strahlachse oder bevorzugt sowohl exzentrisch als auch geneigt in die Kammer eingeleitet wird, kann unter anderem jedoch einem Ankleben von Partikeln an der Kammerwandung entgegengewirkt werden. Der Flüssigkeitsstrom kann somit in der Kammer eine Reinigungsfunktion erfüllen.An advantageous property of the device according to the invention is that when at least one of the fluid streams is formed as a gas-particle stream, the consumption of particle material can be significantly reduced compared to the known devices. On the one hand, this means a direct cost saving due to the smaller amount of particulate material, and on the other hand, a reduced wear of the particulate material is associated with a further reduction in wear, since wear, especially when using preferably sharp-edged particles, largely originates from these particles. The invention even allows a liquid flow to be dispensed with. The liquid flow mentioned can be replaced by a gas flow or a further gas-particle flow. The device according to the invention has significantly improved dry running properties compared to the prior art. A flow of liquid, which is introduced into the chamber eccentrically or at an angle to the jet axis or preferably both eccentrically and at an angle, can counteract, among other things, the adhesion of particles to the chamber wall become. The liquid flow can thus perform a cleaning function in the chamber.
Die erste Zuleitung und die zweite Zuleitung sind in ihren die jeweilige Mündung in die Mischkammer bildenden Endabschnitten vorzugsweise kreiszylindrisch. Zumindest die Endabschnitte sind vorzugsweise gerade. Falls eine der Zuleitungen oder einer der Endabschnitte einen von der Kreiszylinderform abweichenden Strömungsquerschnitt hat, gelten die vorstehenden Ausführungen für eine Linie oder vorzugsweise gerade Achse, die die Schwerpunkte der Querschnittsflächen der Zuleitung oder des betreffenden Endabschnitts verbindet.The first feed line and the second feed line are preferably circular cylindrical in their end sections forming the respective mouth into the mixing chamber. At least the end sections are preferably straight. If one of the supply lines or one of the end sections has a flow cross-section that deviates from the shape of a circular cylinder, the above explanations apply to a line or preferably straight axis which connects the centers of gravity of the cross-sectional areas of the supply line or the relevant end section.
Die Erfindung betrifft über die Vorrichtung hinaus auch ein Verfahren zur Behandlung von Oberflächen, insbesondere empfindlichen Oberflächen, zu dessen Ausführung die Vorrichtung verwendet wird.In addition to the device, the invention also relates to a method for treating surfaces, in particular sensitive surfaces, for the execution of which the device is used.
Bevorzugte Merkmale der Erfindung werden auch in den Unteransprüchen und deren Kombinationen beschrieben, wobei die in den Ansprüchen beschriebenen Merkmale und die vorstehend beschriebenen einander wechselseitig vorteilhaft ergänzen.Preferred features of the invention are also described in the subclaims and their combinations, the features described in the claims and those described above complementing one another in an advantageous manner.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand von Figuren erläutert. An dem Ausführungsbeispiel offenbar werdende Merkmale bilden je einzeln und in jeder Merkmalskombination die Gegenstände der Ansprüche und die vorstehend beschriebenen Ausgestaltungen vorteilhaft weiter. Es zeigen:An embodiment of the invention is explained below with reference to figures. Features which become apparent from the exemplary embodiment advantageously form the subjects of the claims and the embodiments described above individually and in each combination of features. Show it:
Figur 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung eines rotierenden Gemischstrahls mit einer Mischkammer und einer Düse in einem Längsschnitt,1 shows a device according to the invention for generating a rotating mixture jet with a mixing chamber and a nozzle in a longitudinal section,
Figur 2 die in Strahlrichtung geöffnete Mischkammer in einem anderen Längsschnitt undFigure 2 shows the mixing chamber opened in the direction of the beam in another longitudinal section and
Figur 3 die Mischkammer in einem Querschnitt. Figur 1 zeigt einen Mischkopf einer Vorrichtung zur Erzeugung eines rotierenden Gemischstrahls für die Behandlung von Oberflächen. Die Vorrichtung ist ein Handgerät. Der Mischkopf bildet eine Strahlpistole.Figure 3 shows the mixing chamber in a cross section. Figure 1 shows a mixing head of a device for generating a rotating mixture jet for the treatment of surfaces. The device is a handheld device. The mixing head forms a blasting gun.
Der Mischkopf besteht aus einem Gehäuseteil 2 mit einer zu einer Seite offenen Mischkammer 5 und ein Gehäuseteil 3, das eine Düse bildet und auf der offenen Seite der Mischkammer 5 angesetzt und an dem Gehäuseteil 2 mittels eines Verbindungselements 4, im Ausführungsbeispiel einer Halteschraube, befestigt ist. Die Düse besteht aus drei Düsenabschnitten, nämlich einem kurzen zylindrischen Abschnitt, der sich unmittelbar an die Mischkammer 5 anschließt, einen mittleren Abschnitt 8, der sich von dem zylindrischen Abschnitt kontinuierlich zu einem kleinsten Düsenquerschnitt verengt und einem vorderen Abschnitt 9, der sich von dem engsten Düsenquerschnitt mit einem nach Form und Größe gleichbleibenden Strömungsquerschnitt bis zu dem Düsenauslass erstreckt.The mixing head consists of a housing part 2 with a mixing chamber 5 which is open on one side and a housing part 3 which forms a nozzle and is attached to the open side of the mixing chamber 5 and is fastened to the housing part 2 by means of a connecting element 4, in the exemplary embodiment a holding screw , The nozzle consists of three nozzle sections, namely a short cylindrical section which directly adjoins the mixing chamber 5, a central section 8 which continuously narrows from the cylindrical section to a smallest nozzle cross section and a front section 9 which extends from the narrowest Nozzle cross section with a shape and size constant flow cross section extends to the nozzle outlet.
Die Mischkammer 5 wird umfangsseitig von einer kreiszylindrischen, zu einer Symmetrieachse R rotationssymmetrischen Kammerwand 5a begrenzt. Die Düse 8, 9 ist ebenfalls zu der Symmetrieachse R rotationssymmetrisch. Die Kammerwand 5 a ist mit Ausnahme von zwei Vertiefungen 12 und 22 glattzylindrisch.The mixing chamber 5 is delimited on the circumference by a circular cylindrical chamber wall 5a which is rotationally symmetrical with respect to an axis of symmetry R. The nozzle 8, 9 is also rotationally symmetrical to the axis of symmetry R. The chamber wall 5 a is smooth cylindrical with the exception of two depressions 12 and 22.
In die Mischkammer 5 wird durch eine erste Zuleitung 10 ein erster Fluidstrom, vorzugsweise eine Flüssigkeit, besonders bevorzugt Wasser, mit Druck eingeleitet. Ein Gas-Partikel-Gemisch wird durch eine zweite Zuleitung ebenfalls unter Druck in die Mischkammer 5 eingeleitet. Die Fluidströme werden durch die Zuleitungen 10 und 20 so in die Mischkammer 5 eingeleitet, dass sie sich dort vermischen und um die Symmetrieachse R einen Wirbel bilden. Der in der Mischkammer 5 gebildete Gemischwirbel strömt über einen Mischkammerauslass 6 in die Düse 8, 9 und tritt am Düsenauslass in die entlang der Symmetrieachse R weisende Strahlrichtung V aus. Die Symmetrieachse R wird deshalb im Folgenden als Strahlachse bezeichnet. Aufgrund seiner in der Mischkammer 5 erzeugten Rotationsbewegung rotiert der austretende Gemischstrahl um die Strahlachse R, so dass er sich in Strahlrichtung ausbreitet und dabei kegelförmig aufweitet. Ist der Gemischstrahl auf eine zu behandelnde Oberfläche gerichtet, so entsteht dort aufgrund der Rotationsbewegung eine die Oberfläche schonende Wischbewegung. Bei der Wischbewegung reißt der Gemischstrahl an der Oberfläche haftende Verunreinigungen mit. Im Ergebnis wird eine schonende, aber gründliche Reinigung der Oberfläche erzielt.A first fluid stream, preferably a liquid, particularly preferably water, is introduced with pressure into the mixing chamber 5 through a first feed line 10. A gas-particle mixture is also introduced into the mixing chamber 5 under pressure through a second feed line. The fluid flows are introduced through the feed lines 10 and 20 into the mixing chamber 5 such that they mix there and form a vortex around the axis of symmetry R. The mixture vortex formed in the mixing chamber 5 flows through a mixing chamber outlet 6 into the nozzle 8, 9 and exits at the nozzle outlet in the jet direction V pointing along the axis of symmetry R. The axis of symmetry R is therefore referred to below as the beam axis. Due to its rotational movement generated in the mixing chamber 5, the emerging mixture jet rotates about the jet axis R, so that it spreads in the jet direction and widens conically in the process. If the mixture jet is directed onto a surface to be treated, this results there due to the rotational movement a gentle wiping movement. During the wiping movement, the mixture jet entrains contaminants adhering to the surface. The result is a gentle but thorough cleaning of the surface.
Die Rotationsbewegung des Gemischstrahls wird durch die besondere Art der Einleitung der Fluidströme in die Mischkammer 5 erzeugt. Beide Fluidströme strömen unter Druck sowohl je exzentrisch als auch je mit einer Neigung zu der Strahlachse R in die Mischkammer 5 ein. Die erste Zuleitung 10 weist einen Endabschnitt 11 auf, der an seinem stromabwärtigen Ende in die Mischkammer 5 mündet und bis zu seiner Mündung zu der Strahlachse R geneigt ist und dessen Mündung zu der Strahlachse R eine Exzentrizität aufweist.The rotational movement of the mixture jet is generated by the special type of introduction of the fluid flows into the mixing chamber 5. Both fluid streams flow into the mixing chamber 5 under pressure both eccentrically and with an inclination to the jet axis R. The first feed line 10 has an end section 11, which opens into the mixing chamber 5 at its downstream end and is inclined up to its mouth to the jet axis R and whose mouth has an eccentricity to the jet axis R.
In Figur 2 ist der Neigungswinkel c<ι, unter dem der Endabschnitt 11 zu der Strahlachse R geneigt verläuft, eingetragen. Der Neigungswinkel αi wird zwischen der Strahlachse R und einer zentralen Achse 12 des Endabschnitts 11 gemessen, wobei die zentrale Achse 12 zu sich selbst parallel auf die Strahlachse R projiziert ist.In Figure 2, the angle of inclination c <ι, at which the end portion 11 is inclined to the beam axis R, is entered. The angle of inclination αi is measured between the beam axis R and a central axis 12 of the end section 11, the central axis 12 being projected parallel to itself onto the beam axis R.
Auch die Zuleitung 20 weist einen in die Mischkammer 5 mündenden Endabschnitt 21 auf, der bis zu seiner Mündung zu der Strahlachse R geneigt ist. Ein zwischen der Strahlachse R und einer zentralen Achse 22 des Endabschnitts 21 gebildeter Neigungswinkel α2 wird zwischen der Strahlachse R und einer Parallelprojektion der Achse 22 auf die Strahlachse R gemessen. Die Fluidströme werden entlang der jeweiligen zentralen Achse 12 und 22 in die Mischkammer 5 eingeleitet. Die zentralen Achsen 12 und 22 bilden die Einströmachsen und werden im folgenden auch so bezeichnet.The feed line 20 also has an end section 21 which opens into the mixing chamber 5 and which is inclined to the beam axis R up to its mouth. An inclination angle α 2 formed between the beam axis R and a central axis 22 of the end section 21 is measured between the beam axis R and a parallel projection of the axis 22 onto the beam axis R. The fluid flows are introduced into the mixing chamber 5 along the respective central axis 12 and 22. The central axes 12 and 22 form the inflow axes and are also referred to in the following.
Der flüssige, durch die Zuleitung 10 eingeleitete Fluidstrom wird unzerstäubt als feiner Strahl eingeleitet, d. h. die Zuleitung 10 mündet mit dem freien Strömungsquerschnitt ihres Endabschnitts 11. Das Gas-Partikel-Gemisch wird durch die Zuleitung 20 mit einem höheren Druck als der flüssige Fluidstrom eingeleitet und expandiert beim Einströmen in die Mischkammer 5, strömt aber doch im Wesentlichen entlang der Einströmachse 22 ein. Figur 3 zeigt die Mischkammer 5 in dem in Figur 1 eingetragenen Querschnitt A-A. Eingetragen sind die Exzentrizität ei der Mündung der ersten Zuleitung 10 und die Exzentrizität e2 der Mündung der zweiten Zuleitung 20. Als Exzentrizität ej und e2 wird je der radiale Abstand verstanden, den die Einströmachsen 12 und 22 in der Mündung der jeweiligen Zuleitung 10 oder 20 von der Strahlachse R aufweisen. In Figur 3 sind auch die in den Figuren 1 und 2 dargestellten Schnittebenen A-A und B-B eingetragen.The liquid fluid stream introduced through the feed line 10 is introduced without atomization as a fine jet, ie the feed line 10 opens out with the free flow cross section of its end section 11. The gas-particle mixture is introduced through the feed line 20 at a higher pressure than the liquid fluid stream and expands when flowing into the mixing chamber 5, but nevertheless flows in essentially along the inflow axis 22. Figure 3 shows the mixing chamber 5 in the cross section AA shown in Figure 1. The eccentricity ei of the mouth of the first feed line 10 and the eccentricity e 2 of the mouth of the second feed line 20 are entered. The eccentricity ej and e 2 are understood to mean the radial distance between the inflow axes 12 and 22 in the mouth of the respective feed line 10 or 20 from the beam axis R. The sectional planes AA and BB shown in FIGS. 1 and 2 are also entered in FIG.
Wie sich aus der Zusammenschau der Figuren 1 und 2 ergibt, existiert von jeder der Einströmachsen 12 und 22 eine Parallelprojektion, die zu der Strahlachse R parallel ist. Figur 1 zeigt die betreffende Parallelprojektion für die Zuleitung 10 und Figur 2 für die Zuleitung 20. Von zwei zueinander senkrechten Ebenen, die sich in der Strahlachse R schneiden, enthält die eine Ebene die zu der Strahlachse R parallele Projektion der Einströmachse 12, und die andere Ebene enthält die zu der Strahlachse R parallele Parallelprojektion der Einströmachse 22.1 and 2, there is a parallel projection of each of the inflow axes 12 and 22, which is parallel to the beam axis R. 1 shows the relevant parallel projection for the feed line 10 and FIG. 2 for the feed line 20. Of two mutually perpendicular planes which intersect in the beam axis R, one plane contains the projection of the inflow axis 12 parallel to the beam axis R and the other The plane contains the parallel projection of the inflow axis 22 parallel to the beam axis R.
Die Mündungen der Zuleitungen 10 und 20 sind in Strahlrichtung V zueinander versetzt. Die erste Zuleitung 10 mündet stromabwärts von der zweiten Zuleitung 20 in die Mischkammer 5.The mouths of the feed lines 10 and 20 are offset from one another in the beam direction V. The first feed line 10 opens downstream of the second feed line 20 into the mixing chamber 5.
Die erste Zuleitung 10 mündet in eine Vertiefung 13 der Kammerwand 5a. Die Vertiefung 13 wird von der Mündung der ersten Zuleitung 10 aus entlang der Einströmachse 12 in Einströmrichtung des ersten Fluidstroms bis zu der zylindrischen Kammerwandung 5 a kontinuierlich flacher. Der erste Fluidstrom, der in dem Endabschnitt 12 der ersten Zuleitung 10 in einem geringen Abstand radial nach außen zu der zylindrischen Mantelinnenfläche der Kammerwand 5 a versetzt ist und dort parallel zu einer Tangente auf die zylindrische Mantelinnenfläche und in diesem Sinne tangential zu der Kammerwand 5 a strömt, wird durch diesen Verlauf der Vertiefung 13 in der Ebene, in der die Parallelprojektion der Einströmachse 12 parallel zu der Strahlachse R ist, unter einem flachen Winkel von der Kammerwand 5 a weg in die Mischkammer 5 gelenkt. Da die Einströmachse 12 zu der Kammerwand 5 a tangential weist und zu der Strahlachse R geneigt ist, erhält der erste Fluidstrom bereits bei dem Einströmen in die Mischkammer 5 und Entlangströmen an der Kammerwand 5 a einen Drehimpuls um die Strahlachse R. Der erste Fluidstrom bewegt sich um die Strahlachse R spiralig in Strahlrichtung und in die in Figur 3 eingetragene Drehrichtung Di.The first feed line 10 opens into a recess 13 in the chamber wall 5a. The recess 13 becomes continuously flatter from the mouth of the first feed line 10 along the inflow axis 12 in the inflow direction of the first fluid flow up to the cylindrical chamber wall 5 a. The first fluid flow, which is offset in the end section 12 of the first feed line 10 at a short distance radially outward to the cylindrical inner surface of the chamber wall 5 a and there parallel to a tangent to the cylindrical inner surface and in this sense tangential to the chamber wall 5 a flows through this course of the recess 13 in the plane in which the parallel projection of the inflow axis 12 is parallel to the jet axis R, at a flat angle from the chamber wall 5a away into the mixing chamber 5. Since the inflow axis 12 points tangentially to the chamber wall 5 a and is inclined to the jet axis R, the first fluid stream already receives an angular momentum about the jet axis R as it flows into the mixing chamber 5 and along the chamber wall 5 a The first fluid stream moves spirally about the jet axis R in the jet direction and in the direction of rotation Di shown in FIG. 3.
Die zweite Zuleitung 20 mündet an einer bezogen auf die Strahlrichtung V hinteren Stirnseite der Mischkammer 5. Ihre Einströmachse 22 schneidet die Kammerwand 5 a unter dem Neigungswinkel α2. Der durch die zweite Zuleitung 20 zugeführte Fluidstrom wird somit in der Parallelprojektion der Figur 1, in der der Neigungswinkel α2 gemessen wird, von der Strahlachse R weg auf den der Mündung der Zuleitung 20 nächstgelegenen Bereich der Kammerwand 5a gerichtet. Entsprechend wird er zumindest zu einem Teil einwärts in die Mischkammer 5 umgelenkt.The second feed line 20 opens out at a rear end of the mixing chamber 5 with respect to the jet direction V. Its inflow axis 22 intersects the chamber wall 5 a at the angle of inclination α 2 . The fluid flow supplied through the second feed line 20 is thus directed in the parallel projection of FIG. 1, in which the angle of inclination α 2 is measured, away from the beam axis R to the region of the chamber wall 5a closest to the mouth of the feed line 20. Accordingly, it is at least partially deflected inwards into the mixing chamber 5.
In dem Bereich der Kammerwand 5a, gegen den der zweite Fluidstrom gerichtet ist, ist eine weitere Vertiefung 23 gebildet. Indem der zweite Fluidstrom zumindest im Wesentlichen in der Vertiefung 23 den nächstgelegenen Bereich der Kammerwand 5a trifft, wird der Umlenkeffekt in die Mischkammer 5 hinein verstärkt und der Umlenkwinkel vergrößert, je im Vergleich zu einer glattzylindrischen Kammerwand 5a.In the region of the chamber wall 5a, against which the second fluid flow is directed, a further depression 23 is formed. By the second fluid flow at least essentially hitting the closest region of the chamber wall 5a in the recess 23, the deflection effect into the mixing chamber 5 is increased and the deflection angle is increased, in each case compared to a smooth cylindrical chamber wall 5a.
Im Ausführungsbeispiel ist die Richtung der Einströmachse 21 so gewählt, dass der zweite Fluidstrom bei dem Auftreffen auf der Kammerwand 5a keinen Drehimpuls erhält. Dementsprechend ist die Einströmachse 21 parallel auf eine Erzeugende der Kammerwand 5 a projizierbar, wie die Parallelität der Einströmachse 22 und der Strahlachse R in Figur 2 zeigt. Alternativ kann jedoch die Einströmachse 22 eine Neigung zu der Strahlachse R auch in einer Ebene aufweisen, die zu der Ebene, in der ihr Neigungswinkel 2 gemessen wird, senkrecht ist. Oder es könnte die im Ausführungsbeispiel parallel zu der Strahlachse R verlaufende Vertiefung 23 einen entsprechend geneigten Verlauf aufweisen. Falls die Einströmachse 22 in zwei zueinander senkrechten Ebenen in ihrer Parallelprojektion auf die jeweilige Ebene geneigt zu der Strahlachse R verläuft, ist vorzugsweise auch die Vertiefung 23 mit einer entsprechenden Neigung in der Kammerwand 5a geformt. Falls beide Fluidströme bereits je für sich durch Wechselwirkung mit der Kammerwand 5a in eine Drehbewegung um die Strahlachse R versetzt werden, können die so erzeugten Drehbewegungen einander entgegengerichtet sein oder den gleichen Drehsinn aufweisen. Die Exzentrizität ei und der Neigungswinkel CÜ\ der Einströmachse 12 sind größer als die Exzentrizität e2 und der Neigungswinkel α2 der Einströmachse 22. Die Exzentrizität ei entspricht im Wesentlichen dem Kammerradius. Die Exzentrizität e2 sollte wenigstens so groß wie der halbe Kammerradius sein; im Ausführungsbeispiel ist sie größer. Der Neigungswinkel αi sollte zwischen 5° und 70° betragen, vorzugsweise ist er aus dem Bereich zwischen 10° und 50° gewählt.In the exemplary embodiment, the direction of the inflow axis 21 is selected such that the second fluid flow does not receive any angular momentum when it hits the chamber wall 5a. Accordingly, the inflow axis 21 can be projected parallel to a generatrix of the chamber wall 5 a, as the parallelism of the inflow axis 22 and the jet axis R in FIG. 2 shows. Alternatively, however, the inflow axis 22 can also have an inclination to the jet axis R in a plane that is perpendicular to the plane in which its angle of inclination 2 is measured. Or, in the exemplary embodiment, the depression 23 running parallel to the beam axis R could have a correspondingly inclined course. If the inflow axis 22 extends in two planes perpendicular to one another in its parallel projection onto the respective plane inclined to the jet axis R, the depression 23 is preferably also formed with a corresponding inclination in the chamber wall 5a. If both fluid flows are already set into a rotary movement about the beam axis R by interaction with the chamber wall 5a, the rotary movements generated in this way can be opposite to one another or have the same direction of rotation. The eccentricity ei and the inclination angle CÜ \ of the inflow axis 12 are greater than the eccentricity e 2 and the inclination angle α 2 of the inflow axis 22. The eccentricity ei essentially corresponds to the chamber radius. The eccentricity e 2 should be at least as large as half the chamber radius; in the exemplary embodiment it is larger. The angle of inclination αi should be between 5 ° and 70 °, preferably it is chosen from the range between 10 ° and 50 °.
Denkt man sich die Mischkammer durch eine die Rotationsachse R enthaltende Ebene in zwei Kammerhälften geteilt, so sollten die Mündungen der Zuleitungen 10 und 20 zumindest im Wesentlichen in der gleichen Kammerhälfte gebildet sein. Im Wesentlichen bedeutet, dass zumindest der größere Teil der jeweiligen Mündungsfläche in der gleichen Kammerhälfte liegt. Im Ausführungsbeispiel liegen die beiden Mündungen sogar vollständig in der gleichen Kammerhälfte, wie in Figur 3 zu erkennen ist.If one thinks the mixing chamber is divided into two chamber halves by a plane containing the axis of rotation R, the mouths of the feed lines 10 and 20 should be formed at least essentially in the same chamber half. Essentially means that at least the larger part of the respective mouth area lies in the same chamber half. In the exemplary embodiment, the two orifices even lie completely in the same chamber half, as can be seen in FIG. 3.
Der Mischkammerauslass 6 hat Kreisquerschnitt und ist zu der Rotationsachse R konzentrisch. Seine Querschnittsfläche ist kleiner als die Querschnittsfläche der Mischkammer 5. In Ausbildung des Auslasses 6 ragt an der in Strahlrichtung V vorderen Stirnseite der Mischkammer 5 um die Strahlachse R umlaufend nach radial einwärts eine Schulter 7 vor, die die Querschnittsfläche des Mischkammerauslasses 6 begrenzt. Die Schulter 7 ragt exakt radial von der Mischkammerwand 5a vor. Die Schulter 7 dient als Prallschulter für den sich in der Mischkammer 5 bildenden Gemischwirbel. Sie wird von einem verschleißfesten Einsatz gebildet, beispielsweise von einem metallischen oder keramischen Sinterring. Vorzugsweise ist die Düse 8, 9 über ihre gesamte, entlang der Strahlachse R gemessene Länge mit einem verschleißfesten Material ausgekleidet. Die Schulter 7 ist Bestandteil des die Düse 8, 9 bildenden Gehäuseteils 3. Das Gehäuseteil 3 bildet die Schulter 7 an seiner rückwärtigen Fügefläche, die im montierten Zustand mittels des Verbindungselements 4 gegen die vordere als Fügegegenfläche dienende Stirnfläche des Gehäuseteils 2 gedrückt wird.The mixing chamber outlet 6 has a circular cross section and is concentric to the axis of rotation R. Its cross-sectional area is smaller than the cross-sectional area of the mixing chamber 5. In the formation of the outlet 6, a shoulder 7, which delimits the cross-sectional area of the mixing chamber outlet 6, protrudes radially inward around the beam axis R on the front end of the mixing chamber 5 in the beam direction V. The shoulder 7 projects exactly radially from the mixing chamber wall 5a. The shoulder 7 serves as an impact shoulder for the mixture vortex that forms in the mixing chamber 5. It is formed from a wear-resistant insert, for example from a metallic or ceramic sintered ring. The nozzle 8, 9 is preferably lined with a wear-resistant material over its entire length measured along the jet axis R. The shoulder 7 is part of the housing part 3 forming the nozzle 8, 9. The housing part 3 forms the shoulder 7 on its rear joining surface, which in the assembled state is pressed by means of the connecting element 4 against the front end surface of the housing part 2 serving as the mating counter surface.
Für die Behandlung, vorzugsweise Reinigung, einer Oberfläche werden der Mischkammer 5 über die Zuleitung 10 ein Flüssigkeitsstrom, vorzugsweise ein Wasserstrom, und über die Zuleitung 20 ein Gas-Partikel-Gemischstrom, vorzugsweise ein Luft-Partikel- Gemischstrom, jeweils unter Druck zugeführt. Der Gas-Partikel-Gemischstrom tritt mit der Exzentrizität e2 und unter dem Neigungswinkel α2 von der Strahlachse R weg gerichtet in dem der Mündung der Zuleitung 20 zugewandten Flächenbereich der Kammerwand 5 a auf. Ein Teil des Gas-Partikel-Gemischstroms strömt an der Kammerwand 5a entlang, ein größerer Teil wird entsprechend der Neigung α2 einwärts in die Mischkammer 5 umgelenkt. Das Umlenken wird durch die Vertiefung 23, in der der Gas-Partikel- Gemischstrom im Wesentlichen auf die Kammerwand 5 a trifft, verstärkt. Der durch die erste Zuleitung 10 zugeführte Flüssigkeitsstrom tritt tangential zu der Kammerwand 5 a im Bereich der Vertiefung 13 in die Mischkammer 5 ein. Aufgrund seiner Neigung oti wird der Flüssigkeitsstrom bereits allein durch die Wechselwirkung mit der Kammerwand 5 a in eine Eigenrotation um die Strahlachse R versetzt. Ein Teil, vorzugsweise der größere Teil, des Flüssigkeitsstroms wird durch die in Einströmrichtung des Flüssigkeitsstroms abnehmende Tiefe der Vertiefung 13 in die Mischkammer 5 einwärts umgelenkt. Im Ergebnis wird durch die Exzentrizitäten ei und e2 sowie den zu der Strahlachse R geneigten Verlauf der Zuleitungen 10 und 20, ausgedrückt durch die Neigungswinkel c<ι und α2, eine intensive Durchmischung und Wirbelbildung um die Strahlachse R erzeugt.For the treatment, preferably cleaning, of a surface, the mixing chamber 5 is fed a liquid stream, preferably a water stream, via the feed line 10, and a gas / particle mixture stream, preferably an air / particle stream, via the feed line 20. Mixture stream, each supplied under pressure. The gas-particle mixture flow occurs with the eccentricity e 2 and at the angle of inclination α 2 away from the beam axis R in the surface area of the chamber wall 5 a facing the mouth of the feed line 20. A part of the gas-particle mixture flow flows along the chamber wall 5a, a larger part is deflected inwards into the mixing chamber 5 in accordance with the inclination α 2 . The deflection is reinforced by the recess 23, in which the gas-particle mixture flow essentially meets the chamber wall 5 a. The liquid flow supplied through the first feed line 10 enters the mixing chamber 5 tangentially to the chamber wall 5 a in the region of the depression 13. Due to its inclination oti, the liquid flow is set into a self-rotation about the jet axis R simply by the interaction with the chamber wall 5 a. A part, preferably the larger part, of the liquid flow is deflected inward into the mixing chamber 5 by the depth of the depression 13 decreasing in the direction of flow of the liquid flow. As a result, the eccentricities ei and e 2 and the course of the feed lines 10 and 20 inclined to the beam axis R, expressed by the angles of inclination c <ι and α 2 , produce intensive mixing and vortex formation about the beam axis R.
Der in der Mischkammer 5 um die Strahlachse R spiralig umlaufende Gemischwirbel des Flüssigkeits-Gas-Partikel-Gemisches fängt sich in seinem der Kammerwand 5a nahen Teil in der mittels der Schulter 7 gebildeten Innenkante, wodurch der Anteil der Translationsenergie des Gemisches reduziert und umgekehrt der Anteil der Rotationsenergie erhöht werden. Der so in der Mischkammer 5 erzeugte Gemischwirbel tritt durch den Kammerauslass 6 in die Düse 8, 9. In der Düse 8, 9 wird die Wirbelbewegung des Gemisches stabilisiert. Schließlich tritt der Gemischwirbel nach Durchströmen des stromabwärtigen Düsenabschnitts 9, der einen konstanten Strömungsquerschnitt bildet, am Düsenauslass aus. Der austretende Gemischstrahl breitet sich kegelförmig mit der Strahlachse R als Symmetrieachse in die Strahlrichtung V aus. Aufgrund der Rotationsbewegung weitet er sich vom Düsenauslass aus in etwa kegelförmig auf. The mixture vortex of the liquid-gas-particle mixture spiraling around the jet axis R in the mixing chamber 5 catches in its part near the chamber wall 5a in the inner edge formed by the shoulder 7, thereby reducing the proportion of the translational energy of the mixture and vice versa the proportion the rotational energy can be increased. The mixture vortex thus generated in the mixing chamber 5 passes through the chamber outlet 6 into the nozzle 8, 9. In the nozzle 8, 9, the vortex movement of the mixture is stabilized. Finally, after flowing through the downstream nozzle section 9, which forms a constant flow cross section, the mixture vortex emerges at the nozzle outlet. The exiting mixture jet spreads conically in the jet direction V with the jet axis R as an axis of symmetry. Due to the rotational movement, it widens approximately conically from the nozzle outlet.

Claims

Ansprüche Expectations
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines um eine Strahlachse (R) rotierenden Fluidstrahls, die Vorrichtung umfassend: a) eine Düse (8, 9), durch die der Strahl in Richtung der Strahlachse (R) austritt, b) eine Mischkammer (5), c) einen Mischkammerauslass (6), der die Mischkammer (5) mit der Düse (8, 9) verbindet und durch den sich die Strahlachse (R) erstreckt, d) eine erste Zuleitung (10), durch die ein erster Fluidstrom in die Mischkammer (5) einleitbar ist, e) und eine zweite Zuleitung (20), durch die ein zweiter Fluidstrom in die Mischkammer (5) einleitbar ist und die exzentrisch und geneigt zu der Strahlachse (R) und der ersten Zuleitung (10) verläuft, dadurch gekennzeichnet, dass f) auch die erste Zuleitung (10) geneigt oder exzentrisch zu der Strahlachse (R) verläuft.1. Device for generating a fluid jet rotating about a jet axis (R), the device comprising: a) a nozzle (8, 9) through which the jet exits in the direction of the jet axis (R), b) a mixing chamber (5), c) a mixing chamber outlet (6) which connects the mixing chamber (5) to the nozzle (8, 9) and through which the jet axis (R) extends, d) a first feed line (10) through which a first fluid flow into the Mixing chamber (5) can be introduced, e) and a second supply line (20) through which a second fluid flow can be introduced into the mixing chamber (5) and which is eccentric and inclined to the jet axis (R) and the first supply line (10), characterized in that f) the first feed line (10) is inclined or eccentric to the beam axis (R).
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (10) geneigt und exzentrisch zu der Strahlachse (R) verläuft.2. Device according to claim 1, characterized in that the first feed line (10) is inclined and eccentric to the beam axis (R).
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (10) solch einen Strömungsquerschnitt bildet, dass eine Flüssigkeit, falls der erste Fluidstrom eine solche enthält oder aus einer solchen allein besteht, unzerstäubt in die Mischkammer (5) eingeleitet wird.3. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first feed line (10) forms such a flow cross section that a liquid, if the first fluid stream contains one or consists of one alone, is atomized into the mixing chamber (5) becomes.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (10) zumindest in einem Endabschnitt (11) bis zu einer Mündung in die Mischkammer (5) tangential zu einer Kammerumfangswand (5a) der Mischkammer (5) verläuft. 4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first feed line (10) extends at least in one end section (11) up to an opening in the mixing chamber (5) tangential to a chamber peripheral wall (5a) of the mixing chamber (5).
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Zuleitung (10) in einer Vertiefung (13) einer Kammerumfangswand (5 a) der Mischkammer (5) mündet und den ersten Fludistrom gegen eine Wand der Vertiefung (13) richtet.5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the first feed line (10) in a recess (13) of a chamber peripheral wall (5 a) of the mixing chamber (5) opens and the first Fludistrom directed against a wall of the recess (13) ,
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (10, 20) in die Mischkammer (5) mündende Endabschnitte (11, 21) aufweisen, aus denen die Fluidströme je in Richtung einer Einströmachse (12, 22) aus den Zuleitungen (10, 20) austreten, dass von wenigstens einer der Einströmachsen (12, 22) eine erste Parallelprojektion auf die Strahlachse (R) mit der Strahlachse (R) eine Neigungsebene aufspannt, in der die erste Parallelprojektion zu der Strahlachse (R) unter einem Neigungswinkel (αi, α2) verläuft, und dass eine zweite Parallelprojektion der gleichen Einströmachse (12, 22) auf die Strahlachse (R) mit der Strahlachse (R) eine Parallelebene aufspannt, in der die zweite Parallelprojektion zu der Strahlachse (R) parallel verläuft.6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the feed lines (10, 20) in the mixing chamber (5) have end portions (11, 21) from which the fluid flows in the direction of an inflow axis (12, 22) the feed lines (10, 20) emerge so that from at least one of the inflow axes (12, 22) a first parallel projection onto the jet axis (R) spans an inclination plane with the jet axis (R) in which the first parallel projection to the jet axis (R) runs at an angle of inclination (αi, α 2 ), and that a second parallel projection of the same inflow axis (12, 22) onto the jet axis (R) spans a parallel plane with the jet axis (R) in which the second parallel projection to the jet axis (R ) runs parallel.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuleitungen (10, 20) in die Mischkammer (5) mündende Endabschnitte (11, 21) aufweisen, aus denen die Fluidströme je in Richtung einer Einströmachse (12, 22) austreten, dass wenigstens eine der Einströmachsen (12, 22) in solch eine Richtung weist, dass der aus ihr austretende Fluidstrom bereits durch Wechselwirkung mit der um die Strahlachse (R) gekrümmten Kammerumfangswand (5 a) in eine Drehbewegung um die Strahlachse (R) versetzt wird.7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the feed lines (10, 20) in the mixing chamber (5) have end sections (11, 21), from which the fluid flows each emerge in the direction of an inflow axis (12, 22) that at least one of the inflow axes (12, 22) points in such a direction that the fluid flow emerging from it already sets in a rotational movement about the jet axis (R) by interaction with the chamber peripheral wall (5 a) curved around the jet axis (R) becomes.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine der Zuleitungen (10, 20) zumindest in einem in die Mischkammer (5) mündenden Endabschnitt (21) von der Strahlachse (R) weg in Richtung auf eine Kammerumfangswand (5a) der Mischkammer (5) verläuft, wobei diese eine der Zuleitungen (10, 20) vorzugsweise zu einer Seite der Strahlachse (R) radial von der Strahlachse (R) beabstandet in die Mischkammer (5) mündet und in Richtung auf die auf der gleichen Seite gelegene Kammerumfangswand (5a) verläuft. 8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that one of the feed lines (10, 20) at least in an end section (21) opening into the mixing chamber (5) away from the jet axis (R) in the direction of a chamber peripheral wall (5a) The mixing chamber (5) runs, said one of the feed lines (10, 20) preferably opening to the side of the jet axis (R) radially spaced from the jet axis (R) into the mixing chamber (5) and in the direction of the same side located peripheral chamber wall (5a).
9. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (21) in Richtung auf eine in der Kammerumfangswand (5a) gebildete Vertiefung (23) verläuft.9. Device according to the preceding claim, characterized in that the end section (21) extends in the direction of a recess (23) formed in the chamber peripheral wall (5a).
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Mischkammer (5) um die Strahlachse (R) umlaufend eine Schulter (7) gebildet ist, die stromabwärts von den Zuleitungen (10, 20) von einer Kammerumfangswand (5a) der Mischkammer (5) auf die Strahlachse (R) zu ragt und mit der Kammerumfangswand (5a) vorzugsweise eine Innenkante bildet.10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that in the mixing chamber (5) around the beam axis (R) is formed a shoulder (7) which is downstream of the feed lines (10, 20) from a chamber peripheral wall (5a) the mixing chamber (5) protrudes towards the jet axis (R) and preferably forms an inner edge with the chamber peripheral wall (5a).
11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 9) sich in Strömungsrichtung der in der Mischkammer (5) vermischten Fluidströme bis auf einen engsten Strömungsquerschnitt verengt und von dem engsten Strömungsquerschnitt bis zu einem Düsenauslass einen Düsenabschnitt (9) mit gleichbleibendem Strömungsquerschnitt bildet.11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the nozzle (8, 9) narrows in the flow direction of the fluid streams mixed in the mixing chamber (5) to a narrowest flow cross section and from the narrowest flow cross section to a nozzle outlet a nozzle section ( 9) forms with a constant flow cross-section.
12. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse (8, 9) sich konisch verengt und der den gleichbleibenden Strömungsquerschnitt bildende Düsenabschnitt (9) zylindrisch ist.12. The device according to the preceding claim, characterized in that the nozzle (8, 9) narrows conically and the nozzle section (9) forming the constant flow cross section is cylindrical.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zuleitungen (10, 20) einen Anschluss für eine Flüssigkeit aufweist.13. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the feed lines (10, 20) has a connection for a liquid.
14. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine der Zuleitungen (10, 20) mit einer Einrichtung für die Zuführung der Flüssigkeit verbunden ist.14. The device according to the preceding claim, characterized in that the at least one of the feed lines (10, 20) is connected to a device for supplying the liquid.
15. Vorrichtung nach einem der zwei vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine den Anschluss für die Flüssigkeit aufweisende Zuleitung die erste Zuleitung (10) ist. 15. Device according to one of the two preceding claims, characterized in that the at least one feed line having the connection for the liquid is the first feed line (10).
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zuleitungen (10, 20) einen Anschluss für Druckgas aufweist.16. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the feed lines (10, 20) has a connection for compressed gas.
17. Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine den Anschluss für Druckgas aufweisende Zuleitung (20) mit einer Einrichtung für die Zuführung des Druckgases verbunden ist.17. Device according to the preceding claim, characterized in that the at least one supply line (20) having the connection for compressed gas is connected to a device for supplying the compressed gas.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Zuleitungen (10, 20) mit einer Einrichtung für die Zuführung von Feststoffpartikeln verbunden ist. 18. Device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the feed lines (10, 20) is connected to a device for supplying solid particles.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102441505A (en) * 2007-05-09 2012-05-09 诺信公司 Nozzle for powder spray

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1861225A2 (en) * 2005-03-23 2007-12-05 Bauer, Andreas Nozzle
DE202014010585U1 (en) * 2014-01-03 2016-01-25 Roland Heinz Fuchs Device for the surface treatment of objects for, in particular, a subsequent painting
CN105666339B (en) * 2016-03-02 2017-08-25 上海杰尼机电技术有限公司 Sha Shui mixing cleaning equipments
FR3080791B1 (en) * 2018-05-04 2021-06-04 Critt Techniques Jet Fluide Et Usinage DEVICE AND METHOD FOR THE SURFACE TREATMENT OF A MATERIAL

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3871583A (en) * 1969-12-29 1975-03-18 Paul H Kellert Cement spray gun with remote air injection
US4449332A (en) * 1979-07-31 1984-05-22 Griffiths Norman J Dispenser for a jet of liquid bearing particulate abrasive material
US4995202A (en) * 1990-04-26 1991-02-26 The Dow Chemical Company Nozzle unit and method for using wet abrasives to clean hard surfaces
US5514024A (en) * 1993-11-08 1996-05-07 Ford Motor Company Nozzle for enhanced mixing in CO2 cleaning system
WO1999002302A1 (en) * 1997-07-11 1999-01-21 Waterjet International, Inc. Method and apparatus for producing a high-velocity particle stream

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3871583A (en) * 1969-12-29 1975-03-18 Paul H Kellert Cement spray gun with remote air injection
US4449332A (en) * 1979-07-31 1984-05-22 Griffiths Norman J Dispenser for a jet of liquid bearing particulate abrasive material
US4995202A (en) * 1990-04-26 1991-02-26 The Dow Chemical Company Nozzle unit and method for using wet abrasives to clean hard surfaces
US5514024A (en) * 1993-11-08 1996-05-07 Ford Motor Company Nozzle for enhanced mixing in CO2 cleaning system
WO1999002302A1 (en) * 1997-07-11 1999-01-21 Waterjet International, Inc. Method and apparatus for producing a high-velocity particle stream

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102441505A (en) * 2007-05-09 2012-05-09 诺信公司 Nozzle for powder spray

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