WO2013010930A1 - Selbstreinigende düse - Google Patents

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cleaning nozzle
cleaning
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Inventor
Roland Reinhold
Walter Notar
Kai BESTIAN
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Voith Patent Gmbh
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/267—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being deflected in determined directions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/52—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles
    • B05B15/525—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter for removal of clogging particles by increasing the cross section of the discharge openings

Definitions

  • the invention relates to a self-cleaning nozzle for spraying a fluid with a nozzle housing and arranged therein, a multi-part nozzle head, which includes a flow channel with an outlet opening for the fluid.
  • the nozzle head is slidably mounted in the nozzle housing and pressed by the fluid pressure against the force of a spring in the working position relative to a spray head.
  • the spring pushes the nozzle head
  • Nozzle head opposite to the flow direction away from the spray head, which leads to an enlargement of the outlet opening and to the washing away of foreign substances from this area.
  • the object of the invention is therefore to develop a self-cleaning nozzle, which is as reliable as possible and associated with the lowest possible production cost.
  • the object has been achieved in that the nozzle head has at least one fixed and at least one displaceably mounted head element, each forming a portion of the outlet opening, wherein the displaceable head element during normal operation of the fluid pressure against a in Flow direction of the fluid lying stop and during self-cleaning at reduced fluid pressure by a spring against the flow direction is pressed.
  • Outlet opening forms.
  • the size and shape of this section but also the shape of the flow channel affect the extent of the enlargement and thus the quality of self-cleaning significantly.
  • the displaceable head element should be pressed during self-cleaning by the spring against a lying opposite to the direction of flow stop.
  • Reduction in the direction of the outlet also increases the degree of enlargement of the outlet opening when pushing back the head element during self-cleaning.
  • the construction can be further simplified in that the stops are formed by the nozzle housing and / or the spring in one
  • a parting plane between the two head elements should be parallel or inclined to the flow direction.
  • the nozzle head is formed in two parts.
  • the dividing plane should run between the two header elements for simplicity through the middle of the flow channel, so that the displaceable head element has a sufficient size for influencing the outlet opening during self-cleaning.
  • the nozzle can be further improved by the fact that the fixed head element projects beyond the outlet opening with a jet guide and changes the fluid jet emerging from the outlet opening with respect to the jet direction and / or the jet shape. This can be used in particular for a laterally inclined radiation of the fluid jet.
  • the outlet opening of the nozzle head should preferably be releasably secured in a nozzle housing
  • the spray head may have only one or more channels, which distribute the fluid on several sides, preferably on all sides.
  • FIG. 1 shows a schematic longitudinal section through a nozzle in the operating position
  • FIG. 2 shows a cross section according to FIG. 1 and FIG
  • Figure 3 a longitudinal section through another nozzle during self-cleaning.
  • the nozzle is due to its high reliability and high degree of self-cleaning especially for spraying process water of the same but also changing qualities, especially in proportions of fiber materials, as they are needed for the production of fibrous webs.
  • the nozzle is essentially a
  • Nozzle housing 1 is formed, which receives the two-part nozzle head.
  • the nozzle head itself forms the flow channel 4, the fluid to the
  • Outlet opening 5 promotes.
  • the flow channel 4 has a circular
  • the two parts of the nozzle head are formed by a fixed 2 and a parallel to the flow direction 6 of the fluid slidably mounted 3 head element.
  • the dividing plane 1 1 extends between the two head elements 2, 3 essentially through the middle of the flow channel 4 parallel to the flow direction 6.
  • both head elements 2, 3 form an approximately equal section of the outlet opening 5.
  • the fixed head element 2 and the nozzle housing 1 are made in one piece.
  • the force acting on the displaceable head element 3 fluid pressure causes a pressing of this head element 3 against the force of a spring 8 against a lying in the flow direction 6 stop 7 of the nozzle housing. 1
  • the fluid pressure exposed In order to generate a sufficient force for this purpose, the counter to the flow direction 6 facing, the fluid pressure exposed
  • Attack surface of the displaceable head element 3 to be sufficiently large.
  • the displaceable head element 3 is sealed relative to the nozzle housing 1, so that the fluid can generate a corresponding force.
  • the displaceable head element 3 at the, the outlet opening 5 opposite end has a circular, aligned perpendicular to the flow direction 6 and parallel to the flow direction 6 in the nozzle housing 1 slidably mounted stabilizing ring 16. This stabilizing ring 16 forms the beginning of
  • Flow channel 4 and has to seal against the nozzle housing 1, a sealing bead 14, which projects into a recess 15 of the nozzle housing 1.
  • the recess 15 allows the sliding of the sealing bead 14 between
  • the spring 8 is in this case in a recess 10 of the displaceable
  • Head element 3 wherein the counter to the flow direction 6 facing end of the spring 8 in the recess 10 of the head element 3 and the opposite end of the nozzle housing 1 is supported.
  • the fixed head element 2 can also project beyond the outlet opening 5 with a jet guide 12.
  • this beam guide 12 is intended to deflect the fluid jet emerging from the outlet opening 5 and / or to change its shape.
  • a spray head 13 in each case releasably fastened to the nozzle housing 1, into which the outlet opening 5 of the nozzle head opens.
  • the releasable attachment can be done for example via screw or a clip closure and thus allows easy replacement of a spray head 13 in case of wear or changing requirements on the shape of the fluid jet.
  • the spray head 13 according to Figure 1 the fluid also multi-sided, in particular distribute on all sides.
  • Head element 3 and the spray head 13 made of plastic. In addition, the facilitated

Landscapes

  • Nozzles (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Düse zum Versprühen eines Fluids mit einem Düsengehäuse (1) und einem darin angeordneten, mehrteilig ausgebildeten Düsenkopf, welcher einen Strömungskanal (4) mit einer Austrittsöffnung (5) für das Fluid einschließt. Dabei soll der Herstellungsaufwand dadurch vermindert werden, dass der Düsenkopf zumindest ein feststehendes (2) und wenigstens ein verschiebbar (3) gelagertes Kopfelement besitzt, welche jeweils einen Abschnitt der Austrittsöffnung (5) bilden, wobei das verschiebbare Kopfelement (3) während des Normalbetriebs vom Fluiddruck gegen einen in Strömungsrichtung (6) des Fluids liegenden Anschlag (7) und während der Selbstreinigung bei vermindertem Fluiddruck von einer Feder (8) entgegen der Strömungsrichtung (6) gedrückt wird.

Description

Selbstreinigende Düse
Die Erfindung betrifft eine selbstreinigende Düse zum Versprühen eines Fluids mit einem Düsengehäuse und einem darin angeordneten, mehrteilig ausgebildeten Düsenkopf, welcher einen Strömungskanal mit einer Austrittsöffnung für das Fluid einschließt.
Es ist seit längerer Zeit bekannt, Düsen so zu konstruieren, dass ein
Selbstreinigungsvorgang durch Reduzierung des Fluiddrucks herbeigeführt werden kann. Hierzu wird der Düsenkopf im Düsengehäuse verschiebbar gelagert und vom Fluiddruck gegen die Kraft einer Feder in die Arbeitsstellung gegenüber einem Sprühkopf gedrückt. Bei Verminderung des Fluiddrucks drückt die Feder den
Düsenkopf entgegen der Strömungsrichtung vom Sprühkopf weg, was zu einer Vergrößerung der Austrittsöffnung und zum Wegspülen von Fremdstoffen aus diesem Bereich führt.
Da dies meist nicht den Ansprüchen genügt, wird in der DE 691 1 1 555 T2
vorgeschlagen, den Düsen köpf zweiteilig auszuführen und dafür zu sorgen, dass bei der Selbstreinigung die beiden Düsenhälften zurückgezogen werden und dabei auseinanderklappen. Dies ist zwar sehr wirkungsvoll jedoch auch störungsanfällig.
Die Aufgabe der Erfindung ist es daher eine selbstreinigende Düse zu entwickeln, die möglichst funktionssicher und mit einem möglichst geringem Herstellungsaufwand verbunden ist.
Erfindungsgemäß wurde die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Düsenkopf zumindest ein feststehendes und wenigstens ein verschiebbar gelagertes Kopfelement besitzt, welche jeweils einen Abschnitt der Austrittsöffnung bilden, wobei das verschiebbare Kopfelement während des Normalbetriebs vom Fluiddruck gegen einen in Strömungsrichtung des Fluids liegenden Anschlag und während der Selbstreinigung bei vermindertem Fluiddruck von einer Feder entgegen der Strömungsrichtung gedrückt wird.
Dadurch, dass nicht alle Elemente des Düsenkopfes verschiebbar sind, vereinfacht sich der Aufbau wesentlich. Außerdem kann so auch die Störanfälligkeit erheblich gesenkt werden.
Durch das Zurückdrücken des verschiebbaren Kopfelementes bei der
Selbstreinigung, d.h. bei vermindertem Fluiddruck vergrößert sich die
Austrittsöffnung, da das verschiebbare Kopfelement einen Abschnitt der
Austrittsöffnung bildet. Dabei beeinflussen die Größe und Gestalt dieses Abschnittes aber auch die Form des Strömungskanals den Umfang der Vergrößerung und damit die Qualität der Selbstreinigung wesentlich.
Um auch bei der Selbstreinigung eine definierte Lage des verschiebbaren
Kopfelementes zu gewährleisten, sollte das verschiebbare Kopfelement während der Selbstreinigung von der Feder gegen einen entgegen der Strömungsrichtung liegenden Anschlag gedrückt werden.
Für einen hohen Fluiddruck beim Austritt aus der Düse ist es förderlich, wenn sich der Querschnitt des Strömungskanals im Düsenkopf zur Austrittsöffnung hin zumindest abschnittsweise verkleinert, vorzugsweise kontinuierlich verkleinert. Diese
Verkleinerung in Richtung Austrittsöffnung verstärkt gleichzeitig auch den Grad der Vergrößerung der Austrittsöffnung beim Zurückdrücken des Kopfelementes während der Selbstreinigung.
Die Herstellung vereinfacht sich hierbei, wenn der Querschnitt des Strömungskanals im Düsenkopf rund, insbesondere oval oder kreisrund ausgebildet ist. Aus gleichem Grund sollte das feststehende Kopfelement am Düsengehäuse befestigt,
vorzugsweise gemeinsam mit diesem einstückig ausgebildet sein.
Des Weiteren kann die Konstruktion noch dadurch vereinfacht werden, dass die Anschläge vom Düsengehäuse gebildet werden und/oder die Feder in einer
Aussparung des Düsengehäuses und/oder des verschiebbaren Kopfelementes untergebracht ist.
Um die Verschiebbarkeit des Kopfelementes zu gewährleisten und gleichzeitig eine Führung zu bilden, sollte eine Trennebene zwischen den beiden Kopfelementen parallel oder geneigt zur Strömungsrichtung verlaufen.
Für die meisten Anwendungsfälle genügt es, wenn der Düsenkopf zweiteilig ausgebildet ist. Insbesondere in diesem Fall sollte die Trennebene zur Vereinfachung zwischen den beiden Kopfelementen durch die Mitte des Strömungskanals laufen, so dass das verschiebbare Kopfelement eine ausreichende Größe zur Beeinflussung der Austrittsöffnung bei der Selbstreinigung besitzt.
Bei Bedarf können problemlos aber auch mehr als zwei Kopfelemente vorgesehen und dementsprechend auch mehrere Kopfelemente verschiebbar oder feststehend angeordnet sein. Außerdem kann die Düse noch dadurch verbessert werden, dass das feststehende Kopfelement mit einer Strahlführung über die Austrittsöffnung hinausragt und den aus der Austrittsöffnung austretenden Fluidstrahl hinsichtlich Strahlrichtung und/oder Strahlform verändert. Dies kann insbesondere für eine seitlich geneigte Abstrahlung des Fluidstrahls genutzt werden.
Sollen jedoch spezielle Strahlformen gebildet werden, so sollte die Austrittsöffnung des Düsenkopfes in einen am Düsengehäuse vorzugsweise lösbar befestigen
Sprühkopf münden.
Dabei kann der Sprühkopf nur einen oder aber mehrere Kanäle besitzen, die das Fluid mehrseitig, vorzugsweise allseitig verteilen.
Im Interesse einer kostengünstigen Herstellung und Abdichtung gegenüber dem Düsengehäuse ist es von Vorteil, wenn zumindest das verschiebbare Kopfelement und/oder der Sprühkopf aus Kunststoff bestehen. Nachfolgend soll die Erfindung an mehreren Ausführungsbeispielen näher erläutert werden.
In der beigefügten Zeichnung zeigt:
Figur 1 : einen schematischen Längsschnitt durch eine Düse in Betriebsstellung; Figur 2: einen Querschnitt gemäß Figur 1 und
Figur 3: einen Längsschnitt durch eine andere Düse während der Selbstreinigung.
Die Düse eignet sich wegen ihrer hohen Funktionssicherheit und dem hohen Grad an Selbstreinigung vor allem zum Versprühen von Prozesswasser gleicher aber auch wechselnder Qualitäten, insbesondere bei Anteilen von Faserstoffen, wie sie zur Herstellung von Faserstoffbahnen benötigt werden.
Wie den Figuren zu entnehmen ist, wird die Düse im Wesentlichen von einem
Düsengehäuse 1 gebildet, welches den zweiteiligen Düsenkopf aufnimmt. Der Düsenkopf selbst bildet den Strömungskanal 4, der das Fluid bis zur
Austrittsöffnung 5 fördert. Dabei hat der Strömungskanal 4 einen kreisrunden
Querschnitt, der sich in einem Abschnitt allmählich zur Austrittsöffnung 5 hin verkleinert. Diese konische Einengung des Strömungskanals 4 erhöht den Druck des Fluids beim Austritt aus der Austrittsöffnung 5.
Die beiden Teile des Düsenkopfes werden von einem feststehenden 2 und einem parallel zur Strömungsrichtung 6 des Fluids verschiebbar gelagerten 3 Kopfelement gebildet. Dabei verläuft die Trennebene 1 1 zwischen beiden Kopfelementen 2,3 im Wesentlichen durch die Mitte des Strömungskanals 4 parallel zur Strömungsrichtung 6. Damit bilden beide Kopfelemente 2,3 einen etwa gleichgroßen Abschnitt der Austrittsöffnung 5.
Zur Vereinfachung der Konstruktion ist das feststehende Kopfelement 2 und das Düsengehäuse 1 einstückig ausgeführt. Im Normalbetrieb gemäß Figur 1 und 2 bewirkt der auf das verschiebbare Kopfelement 3 wirkende Fluiddruck ein Anpressen dieses Kopfelementes 3 gegen die Kraft einer Feder 8 gegen einen in Strömungsrichtung 6 liegenden Anschlag 7 des Düsengehäuses 1 . Um hierzu eine ausreichende Kraft zu erzeugen, sollte die entgegen der Strömungsrichtung 6 weisende, dem Fluiddruck ausgesetzte
Angriffsfläche des verschiebbaren Kopfelementes 3 ausreichend groß dimensioniert sein. Außerdem ist das verschiebbare Kopfelement 3 gegenüber dem Düsengehäuse 1 abgedichtet, so dass das Fluid eine entsprechende Kraft erzeugen kann. Hierzu hat das verschiebbare Kopfelement 3 am, der Austrittsöffnung 5 gegenüberliegenden Ende einen kreisförmigen, senkrecht zur Strömungsrichtung 6 ausgerichteten und parallel zur Strömungsrichtung 6 im Düsengehäuse 1 verschiebbar gelagerten Stabilisierungsring 16. Dieser Stabilisierungsring 16 bildet den Beginn des
Strömungskanals 4 und besitzt zur Abdichtung gegenüber dem Düsengehäuse 1 eine Dichtungswulst 14, die in eine Aussparung 15 des Düsengehäuses 1 hineinragt. Dabei erlaubt die Aussparung 15 das Gleiten der Dichtungswulst 14 zwischen
Normalbetrieb und Selbstreinigung und bildet gleichzeitig den entgegen der
Strömungsrichtung 6 liegenden Anschlag 9 für das mobile Kopfelement 3 während der Selbstreinigung. Für die Selbstreinigung der Austrittsöffnung 5 wird der Fluiddruck soweit reduziert, dass die Feder 8 das verschiebbare Kopfelement 3, wie in Figur 3 dargestellt, entgegen der Strömungsrichtung 6 gegen den Anschlag 9 in der Aussparung 15 des Düsengehäuses 1 drückt. Diese Verschiebung bewirkt auch in Verbindung mit dem konischen Verlauf des Strömungskanals 4 eine erhebliche Vergrößerung der
Austrittsöffnung 5, so dass Fremdstoffe aus diesem Bereich gespült werden.
Die Feder 8 befindet sich hierbei in einer Aussparung 10 des verschiebbaren
Kopfelementes 3, wobei sich das entgegen der Strömungsrichtung 6 weisende Ende der Feder 8 in der Aussparung 10 des Kopfelementes 3 und das gegenüberliegende Ende am Düsengehäuse 1 abstützt. Wie Figur 3 zeigt, kann das feststehende Kopfelement 2 auch mit einer Strahlführung 12 über die Austrittsöffnung 5 hinausragen. Dabei soll diese Strahlführung 12 den aus der Austrittsöffnung 5 austretenden Fluidstrahl umlenken und/oder seine Form ändern.
Dadurch lassen sich unterschiedliche Strahlformen, wie Flachstrahl, Fächerstrahl usw. erzeugen und Strahlen zur Strömungsrichtung 6 geneigt ablenken.
Um die Möglichkeiten der Strahlgestaltung zu erweitern ist bei der in Figur 1 gezeigten Lösung am Düsengehäuse 1 jeweils ein Sprühkopf 13 lösbar befestigt, in den die Austrittsöffnung 5 des Düsenkopfes mündet. Die lösbare Befestigung kann beispielsweise über Verschraubung oder einen Klippverschluss erfolgen und erlaubt so einfach den Austausch eines Sprühkopfes 13 bei Verschleiß oder sich ändernden Anforderungen an die Form des Fluidstrahls. Dabei kann der Sprühkopf 13 entsprechend Figur 1 das Fluid auch mehrseitig, insbesondere allseitig verteilen.
Zur Minimierung des Herstellungsaufwandes bestehen das verschiebbare
Kopfelement 3 und der Sprühkopf 13 aus Kunststoff. Daneben erleichtert der
Kunststoff bei dem Kopfelement 3 die Abdichtung gegenüber dem Düsengehäuse 1 und beim Sprühkopf 13 die Bildung eines Klippverschlusses.

Claims

Patentansprüche 1 . Selbstreinigende Düse zum Versprühen eines Fluids mit einem Düsengehäuse (1 ) und einem darin angeordneten, mehrteilig ausgebildeten Düsenkopf, welcher einen Strömungskanal (4) mit einer Austrittsöffnung (5) für das Fluid einschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkopf zumindest ein feststehendes (2) und wenigstens ein verschiebbar (3) gelagertes Kopfelement besitzt, welche jeweils einen Abschnitt der Austrittsöffnung (5) bilden, wobei das verschiebbare Kopfelement (3) während des Normalbetriebs vom Fluiddruck gegen einen in Strömungsrichtung (6) des Fluids liegenden Anschlag (7) und während der Selbstreinigung bei vermindertem Fluiddruck von einer Feder (8) entgegen der Strömungsrichtung (6) gedrückt wird.
2. Selbstreinigende Düse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Kopfelement (3) während der Selbstreinigung von der Feder (8) gegen einen entgegen der Strömungsrichtung (6) liegenden Anschlag (9) gedrückt wird.
3. Selbstreinigende Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Querschnitt des Strömungskanals (4) im Düsenkopf zur Austrittsöffnung (5) hin zumindest abschnittsweise verkleinert, vorzugsweise kontinuierlich verkleinert.
4. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Querschnitt des Strömungskanals (4) im Düsenkopf rund, insbesondere kreisrund ausgebildet ist.
5. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Kopfelement (2) am Düsengehäuse (1 ) befestigt, vorzugsweise gemeinsam mit diesem einstückig ausgebildet ist.
6. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Anschläge (7,9) vom Düsengehäuse (1 ) gebildet werden.
7. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Feder (8) in einer Aussparung (10) des verschiebbaren Kopfelementes (3) untergebracht ist.
8. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass der Düsenkopf zweiteilig ausgebildet ist.
9. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass eine Trennebene (1 1 ) zwischen den beiden
Kopfelementen (2,3) parallel zur Strömungsrichtung (6) verläuft.
10. Selbstreinigende Düse nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Trennebene (1 1 ) zwischen den beiden Kopfelementen (2,3) durch die Mitte des Strömungskanals (4) läuft.
1 1 . Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das feststehende Kopfelement (2) mit einer Strahlführung (12) über die Austrittsöffnung (5) hinausragt und den aus der Austrittsöffnung (5) austretenden Fluidstrahl hinsichtlich Richtung und/oder Form ändert.
12. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung (5) des Düsenkopfes in einen am Düsengehäuse (1 ) vorzugsweise lösbar befestigen Sprühkopf (13) mündet.
13. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest das verschiebbare Kopfelement (3) und/oder der Sprühkopf (13) aus Kunststoff bestehen.
14. Selbstreinigende Düse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das verschiebbare Kopfelement (3) gegenüber dem Düsengehäuse (1 ) abgedichtet ist.
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