WO2014108339A1 - Vorrichtung zum versprayen von flüssigkeit in einen betriebsraum - Google Patents

Vorrichtung zum versprayen von flüssigkeit in einen betriebsraum Download PDF

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WO2014108339A1
WO2014108339A1 PCT/EP2014/000047 EP2014000047W WO2014108339A1 WO 2014108339 A1 WO2014108339 A1 WO 2014108339A1 EP 2014000047 W EP2014000047 W EP 2014000047W WO 2014108339 A1 WO2014108339 A1 WO 2014108339A1
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channels
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liquid
channel
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Stefan Schneider
Sebastian Franz
Arthur Handtmann
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Kw-Technologie Gmbh & Co. Kg
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    • B05B1/04—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to produce a jet, spray, or other discharge of particular shape or nature, e.g. in single drops, or having an outlet of particular shape in flat form, e.g. fan-like, sheet-like
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    • F02M61/1846—Dimensional characteristics of discharge orifices

Definitions

  • the invention relates to a device for atomizing or spraying or injecting liquid into a
  • Injector two or more beams are generated, which intersect or collide in the combustion chamber.
  • the purpose of this arrangement is that the high
  • Combustion chamber collide, whereby a very intense atomization of the fuel and thus comparatively small fuel droplets are realized.
  • EP 2 390 491 A1 of the Applicant or in DE 4 407 360 A1 discloses a corresponding device or injection nozzle, wherein a fan beam is generated, the extent of which is significantly greater in a fan plane than in the transverse direction to this fan plane. This means that a very flat, but widely scattering fan beam is generated. Due to the flat fan beam generation, a spatial adaptation to the combustion chamber can take place. This should as possible a defined and controlled combustion in the combustion chamber of a
  • an injector with a plurality of multiple jet nozzles is already known, wherein an offset is provided between the jet channels or liquid jets, with the aid of which the orientation of the fan level is set. This can u.a. a spatial adaptation to somewhat more complex trained combustion chambers
  • Tolerances of the framework generate fan beams which are not formed completely stable in the room.
  • this relates to the orientation of the fan plane, ie, the fan rotates partly uncontrolled or chaotic about its central axis, and on the other hand, this affects the length, width and / or depth of the fan beam, ie the spatial extent varies uncontrollably. This allows for For example, even liquid drops or fan beams (briefly) touch a wall of the combustion chamber, which, however, adversely affects the combustion.
  • the object of the invention is in contrast, a device for atomizing or spraying or injecting liquid into an operating room, in particular for injecting
  • Fuel in a combustion chamber to propose, creating a stable or controlled fan beam is generated.
  • a stable and reproducible fan beam is for
  • channel diameters are substantially between about 80 and 250 microns, preferably about 120 ⁇ ⁇ , of
  • K positive conicity factor
  • Outlet cross section is advantageously a (lighter) portion / part of an (outer) envelope surface or lateral surface of the nozzle body.
  • Nozzle body to the impact zone or a collision point of the rays remain largely stable, i. especially without
  • the substantially stable liquid jets generated with the aforementioned measures advantageously collide with defined collision conditions in the impact zone or at the collision point, so that a defined and very stable fan beam is generated. This represents a departure from the prior art, in which in the flow direction of the liquid or the
  • Fuel are not provided as present tapered jet channels, but widening or conical
  • the conicity factor is substantially between 1.0 and 3.0. With the help of such an advantageous configuration of the conicity factor, particularly stable
  • Fan beam conditions are generated. This is especially important in fuel applications when injected into a combustion chamber of an internal combustion engine. In this case, for example, a comparatively stable length, width and depth of the generated fan beam could be generated during operation. Accordingly, clear and above all
  • Diameter (D) of the / the beam channels is, wherein the
  • Nozzle body of the multi-jet nozzle at least the two
  • Beam channels includes. This means esp. 0 ⁇ A 15 x D. Bei
  • Combustion engine applications in particular for motorcycles, cars, trucks or the like, is the distance (A) preferably approximately between 0 and 0.9 millimeters.
  • the distance is substantially between 3 times and 5 times the diameter (D) of the
  • the distance (A) is advantageously between 0.5 and 0.7 mm. In this area, a particularly advantageous collision of
  • Liquid jets generated wherein the liquid jets are substantially still formed as a uniform beam and not as in the prior art partially individual more or less large droplets have detached from them. Accordingly controlled the collision of the two liquid jets takes place, so that a high stability of the generated fan beam is realized.
  • Fluid jets essentially between 20 ° and 80 °. Within this angular range has been shown that, on the one hand, a particularly advantageous atomization and
  • Fan beam shaping is generated by the collision of the two liquid jets and on the other that no adverse reverberation is generated.
  • Liquid jets would lead to detrimental evaporation in the operating room or contact of the liquid with a wall of the operating room, d. H. in this case, especially of the nozzle body. This would be at
  • an offset is provided between central axes of the liquid jets in the impact zone. It has been shown that by an offset of the central axes of the Liquid jets adjusted the orientation of the fan level or can be turned as planned. This can be an advantageous adaptation of the spray generated to the
  • a recess in the area of intake and / or exhaust valves or the like can be realized.
  • machining can be provided by drilling.
  • drilling by means of the
  • Embodiment of the beam channel is possible.
  • a drill erosion method in particular a so-called spark erosion drilling, can be provided.
  • all electrically conductive materials can be processed regardless of their hardness and strength in an advantageous manner.
  • conical beam channels can be realized, in particular with
  • a front-side drilling or even a water-jet drilling and ion-beam drilling may be provided according to a coating.
  • a laser drilling method is provided.
  • the laser drilling allows a high
  • a device according to the invention can be produced by means of a microlaser sintering process.
  • the workpiece shapes are generated by means of sintering, wherein the corresponding channels / holes are generated or omitted during the manufacture of the workpiece.
  • Correspondingly complex geometries, undercuts or the like are in this case possible in any way.
  • Starting materials are usually very fine-grained or powdery materials which are advantageously connected or sintered to one another by means of laser beams.
  • Nozzle body 'produced in layers, the holes or recesses or the like remain free or without material order.
  • Beam channels a so-called hydroerosive machining or a hydroerosives grinding as a erosive
  • jet channels are rounded in particular in the region of the inlet, so that in operation an advantageous flow of the liquid to / through the
  • Beam channel is generated. For example, at the
  • the jet channels or the liquid jets have central axes or central axes
  • central axis for example, in the formation of cylindrical beam channels exactly the central axis of symmetry represent.
  • the central axis or central longitudinal axis is also the central axis of symmetry.
  • Cross-section for example in the case of an elliptical cross section or the like, is in the sense of the invention the central axis or the central axis essentially the connection of the centroids of individual, parallel cross sections, in particular between the entry surface and the exit surface and their center of gravity.
  • Nozzle body the respective clear cross section of
  • the clear or free cross-sectional area of the jet channel at the inlet of the liquid into the nozzle body forms in the sense of the invention from the inlet cross-section or comprises in
  • the so-called inlet inner diameter Accordingly, the clear or free cross-sectional area of the nozzle body at the outlet, that is, at the location of the nozzle body at which the liquid
  • the nozzle body leaves or leaves the outlet cross-sectional area or advantageously comprises the outlet outer diameter of the outlet
  • the clear outlet cross-sectional area or the outlet external diameter is smaller than the clear inlet cross-sectional area or the inlet internal diameter of the respective jet channel.
  • the length L of the beam channel is defined such that the two clear cross-sectional areas or the enveloping surfaces / lateral surfaces of the nozzle body in each case form the beginning and the end of the length of the jet channel.
  • the clear surface area of the nozzle body or the corresponding respective area centroid of the inlet and the exitcross section define the length in the sense of the invention.
  • Liquid defined in / from the nozzle body / jet channel.
  • Diameter D in the sense of the invention the smallest diameter of the jet channel. This means that this is preferably the outer diameter or the outlet diameter of the
  • Beam channel is. This outer diameter or
  • Outlet diameter is in the clear cross-sectional area of the nozzle body and / or is within the meaning of the invention
  • the distance A is limited on the one hand by the end of the length L of the jet channel. This means that the distance A is limited by the envelope surface interrupted by the beam channel (s).
  • the distance A is defined / limited by the impact zone and in this case preferably exactly by the crossing / collision point of the beams or the longitudinal causes of the beam channels.
  • the "second end" of the distance A from the nozzle body is formed by the so-called “minimal transverse” or the so-called “common solder” in the sense of the invention.
  • the center of the master solder or the minimum transverse defines the geometric end point of the distance A in the sense of the invention.
  • the common lot or the minimal transversal is the uniquely determinable track of smallest length, the two skewed straight lines or the longitudinal axes of the beam channels or the
  • the length of the distance A is determined, on the one hand, by the end of the length L of the jet channels and, on the other hand, by the crossing / intersection of the respective straight lines or longitudinal axes of the liquid jets and / or jet channels or if they do not intersect, i. crooked
  • the respective distance A in the sense of the invention extends along the central axis or the central longitudinal axis of the respective beam channel (s). In the case of different angle formed and / or different lengths, extending along the longitudinal axis of the respective beam channel extending
  • Figure 1 shows a schematic cross section through a
  • Beam channels the beams at a distance A collide with each other and
  • Figure 2 is a schematic cross section through a
  • nozzle body 1 shows a nozzle body 1 is shown schematically in cross section, wherein two jet channels 2 and 3 are provided.
  • a cavity 4 or an inner space 4 of the nozzle body 3 is filled with a liquid during operation, wherein the liquid is subjected to a pressure p during operation or for spraying the liquid.
  • the pressure p is less than 500 bar.
  • the liquid not shown in detail in Figure 1 flows from the interior 4 through the jet channels 2, 3, respectively at an inlet 5 and exits the jet channel 2, 3 at an outlet 6 from the nozzle body 1 to the outside.
  • Beam channels 2, 3 each generate a liquid jet, which are aligned at an angle ⁇ to each other. In the embodiment according to FIG. 1, the two meet
  • Liquid jets at a collision point 7 on each other and generate a fan beam in the sense of the invention Liquid jets at a collision point 7 on each other and generate a fan beam in the sense of the invention.
  • a respective conically shaped jet channel 2, 3 is assumed according to the exemplary embodiment.
  • the two beam channels 2, 3 each have a longitudinal / central axis 8 which, according to the embodiment variant, are designed centrally here as the symmetry axis 8 of the respective beam channel 2, 3.
  • the two meet
  • the respective inlet 5 comprises a clear cross-section or a clear cross-sectional area which forms part of a (curved) inner enveloping surface or lateral surface of the
  • Nozzle body 1 is defined in the sense of the invention.
  • an exit 6 is a clear cross-section or a clear cross-sectional area of a (curved) outer one
  • Nozzle body 1 is formed.
  • the inlet 5 and the outlet 6 each comprise a diameter D of the jet channel 2, 3 in the sense of the invention.
  • the diameter D can on the one hand an inner diameter Di nne n, which is present at the inlet 5 of the jet channel 2, 3, and / or on the other hand, an outer diameter D au Shen be present at the outlet 6 of the jet channel 2, 3.
  • the diameter D can with respect to the respective light
  • Cross-sectional area in the sense of the invention as a smallest diameter D of the respective clear cross-sectional areas or as a (geometric) mean diameter D of the clear cross-sectional area may be formed.
  • this is a frustoconical jet channel 2, 3, the oblique or angled orientation of the two jet channels 2, in relation to the nozzle body 1 or its inner and / or outer lateral surface / shell, 5 an elliptical inlet 5 and an elliptical outlet 6 are present.
  • the advantageous diameter D or D inn en or D au Shen is in the sense of the invention, the respective smaller diameter D of the beam channel 2, 3rd D. h. when in the flow direction of the liquid (from inside to outside) itself
  • L is the length L of
  • the distance A between collision point 7 and nozzle body 1 is presently the distance or length along the (dash-dotted lines) bisector of the two central axes 8 of the beam channels 2, 3.
  • the angle ⁇ between 20 ° and 80 °, so that the bisector corresponding to the 10th ° to 40 ° or a / 2 to the present symmetrically arranged
  • Beam channels 2, 3 and the center axes 8 is aligned.
  • an embodiment can be realized, wherein the two beam channels 2, 3 are arranged transversely or perpendicular to the figure / sheet plane offset from one another, so that the two longitudinal / central axes 8 of the two beam channels 2, 3 do not meet / cross at one point or . together
  • FIG. 2 shows a further variant of the invention

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Abstract

Es wird eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum, wobei mindestens eine Mehrfachstrahldüse (1) mit wenigstens zwei Strahlkanälen (2, 3) zur Erzeugung wenigstens zweier, in einer Prallzone (7) wenigstens teilweise aufeinander prallender Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist, so dass im Wesentlichen ein Fächerstrahl erzeugbar ist, dessen Ausdehnung in einer Fächerebene größer oder wenigstens doppelt so groß ist als in Querrichtung zu dieser Fächerebene, vorgeschlagen, womit ein möglichst stabiler bzw. kontrollierter Fächerstrahl erzeugt wird. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass ein Verhältnis (V) von einer Länge (L) des/der Strahlkanäle (2, 3) in Bezug zu einem Kanaldurchmesser (D) des/der Strahlkanäle (2, 3) größer als 5 ist (V = L/D).

Description

"Vorrichtung zum Versprayen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum"
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen
Betriebsraum nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Es sind beispielsweise Einspritzvorrichtungen in
Verbrennungskraftmaschinen bereits seit langer Zeit bekannt. So wird in der Druckschrift DE 939 670 eine
Einspritzvorrichtung beschrieben, bei der in einer
Einspritzdüse zwei oder mehrere Strahlen erzeugt werden, die sich im Verbrennungsraum kreuzen bzw. zusammenprallen. Der Sinn dieser Anordnung liegt darin, dass die mit hoher
Geschwindigkeit austretenden Brennstoffstrahl im
Verbrennungsraum aufeinanderprallen, wodurch eine äußerst innige Zerstäubung des Brennstoffs und somit vergleichsweise kleine Brennstofftröpfchen realisiert werden.
Aus der DE 10 146 642 AI ist ein Verfahren zum Einspritzen vo Brennstoff in einen Brennraum bekannt, wobei mit zwei oder mehreren Flüssigkeitsstrahlen ein rotierender Nebel erzeugt wird. Rotierende Nebel sind jedoch nicht kontrollierbar und breiten sich großvolumig im Brennraum aus, so dass sich
Brennstoff an den Wänden niederschlägt. Ein derartiger
BESTÄTIGUNGSKOPIE Niederschlag, der aufgrund der unkontrollierten Verwirbelung nicht zu verhindern ist, führt jedoch zu einer nachteiligen bzw. ungenügenden Verbrennung. Aufgrund zunehmender
gesetzlicher Vorschriften bezüglich der Abgasqualität ist ein rotierender, nicht kontrollierbarer Flüssigkeitsnebel
zwischenzeitlich bei Verbrennungsmotoren in der Praxis nicht mehr akzeptabel.
Dagegen wird in der gattungsgemäßen Druckschrift
EP 2 390 491 AI der Anmelderin oder in der DE 4 407 360 AI eine entsprechende Vorrichtung bzw. Einspritzdüse offenbart, wobei ein Fächerstrahl erzeugt wird, dessen Ausdehnung in einer Fächerebene deutlich größer ist als in Querrichtung zu dieser Fächerebene. Das heißt, dass ein sehr flacher, jedoch breit streuender Fächerstrahl erzeugt wird. Durch die flache Fächerstrahlerzeugung kann eine räumliche Anpassung an den Brennraum erfolgen. Hiermit soll möglichst eine definierte und kontrollierte Verbrennung im Brennraum einer
Verbrennungskraftmaschine realisiert werden, was für die
Verbrennung und somit für die Abgaszusammensetzung von
entscheidender Bedeutung ist.
Darüber hinaus ist gemäß der EP 2 505 820 der Anmelderin bereits ein Injektor mit mehreren Mehrfachstrahldüsen bekannt, wobei zwischen den Strahlkanälen bzw. Flüssigkeitsstrahlen ein Versatz vorgesehen ist, mit Hilfe dessen die Orientierung der Fächerebene eingestellt wird. Hiermit kann u.a. eine räumliche Anpassung an etwas komplexer ausgebildete Brennräume mit
Auswölbungen oder Aussparungen etc. vorgenommen werden.
Es hat sich bei bisherigen Mehrfachstrahldüsen jedoch gezeigt, dass diese in Betrieb aufgrund kleinster Schwankungen bzw.
Toleranzen der Rahmenbedingungen Fächerstrahlen erzeugen, die nicht vollständig stabil im Raum ausgebildet werden. Dies betrifft einerseits die Orientierung der Fächerebene, d.h. die Fächer drehen sich zum Teil unkontrolliert bzw. chaotisch um ihre Mittelachse, und andererseits betrifft dies die Länge, Breite und/oder Tiefe des Fächerstrahls, d.h. die räumliche Ausdehnung variiert unkontrolliert. Hierdurch können zum Beispiel durchaus auch Flüssigkeitstropfen bzw. Fächerstrahlen (kurzzeitig) eine Wand des Brennraums berühren, was sich jedoch nachteilig für die Verbrennung auswirkt.
Aufgabe und Vorteile der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum, insbesondere zum Einspritzen von
Kraftstoff in einen Brennraum, vorzuschlagen, womit ein möglichst stabiler bzw. kontrollierter Fächerstrahl erzeugt wird .
Diese Aufgabe wird, ausgehend von einer Vorrichtung der einleitend genannten Art, durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Durch die in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen sind vorteilhafte Ausführungen und Weiterbildungen der
Erfindung möglich.
Dementsprechend zeichnet sich eine erfindungsgemäße
Vorrichtung dadurch aus, dass ein Verhältnis von einer Länge (L) des/der Strahlkanäle in Bezug zu einem Kanaldurchmesser (D) des/der Strahlkanäle größer als 5 ist (V = L/D) .
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass durch ein derartiges L/D-Verhältnis eine besonders hohe Strahlstabilität des Fächerstrahles generierbar ist. So wurden hierfür in unzähligen Versuchen mit unterschiedlichsten
Versuchsbedingungen zahlreiche Parameter untersucht und verändert. Es hat sich hierbei gezeigt, dass gerade das L/D- Verhältnis von bedeutendem Einfluss ist, um eine stabile und reproduzierbare Kollision in der Prallzone bzw. eine stabile und reproduzierbare Fächerstrahlausformung zu generieren.
Ein stabiler und reproduzierbarer Fächerstrahl ist für
zahlreiche Anwendungsfälle, insbesondere beim Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors oder dergleichen, von entscheidender Bedeutung ist. So konnte ermittelt werden, dass beispielsweise die Temperatur des
Kraftstoffs oder ein nahezu exakt eingestellter Druck der Flüssigkeit bzw. des Kraftstoffs oder der Gegendruck im
Betriebsraum etc. überraschenderweise für die Stabilität und Reproduzierbarkeit des Fächerstrahls in der Praxis von
untergeordneter Bedeutung sind.
So hat sich mittels unzähliger Versuche herauskristallisiert, dass weder die Länge des/der Strahlkanäle, noch der
Durchmesser des/der Strahlkanäle jeweils für sich alleine von entscheidender Bedeutung ist, sondern vielmehr das
vorteilhafte Verhältnis der Länge zum Durchmesser des/der Strahlkanäle.
Vorteilhafterweise ist das Verhältnis (V = L/D) im
Wesentlichen zwischen 5 und 10, vorzugsweise im Wesentlichen 7. Gerade bei einer Verwendung der Vorrichtung für die
Einspritzung von Kraftstoff in einen Brennraum eines
Verbrennungsmotors oder dergleichen sind derartige
Verhältnisse von Länge zum Durchmesser des Strahlkanals von besonderer Bedeutung für die Stabilität des gebildeten
Fächerstrahls bzw. beim Zusammentreffen der
Flüssigkeitsstrahlen.
Beispielsweise sind Kanaldurchmesser im Wesentlichen zwischen ca. 80 und 250 Mikrometer, vorzugsweise ca. 120 μπ\, von
Vorteil, insbesondere für Motorräder, PKW, LKW oder
dergleichen. Darüber hinaus sind zum Beispiel bei
Schiffdieselmotoren oder dergleichen Kanaldurchmesser von bis etwa 2 Millimetern denkbar.
Bei Dieselmotoren wird bislang in der Praxis Dieselkraftstoff mittels einer Einzeldüse bei einem Druck von ca. 2000 bar in den Brennraum eingespritzt. Gemäß der Erfindung ist ein Druck der Flüssigkeit der Flüssigkeitsstrahlen dagegen kleiner als ca. 500 bar. Hierdurch wird im Vergleich zum zuvor genannten Stand der Technik bei Dieseleinspritzungen ein erheblich geringerer Druck benötigt. Dies wirkt sich vorteilhaft
einerseits auf die konstruktive Dimensionierung der benötigten Komponenten aus, vor allem auch auf den Aufwand bzgl. Dichtungsmaßnahmen oder Dichtungselemente. Andererseits kann hierdurch eine erhebliche Energieeinsparung, nämlich durch die geringere Druckbeaufschlagung, realisiert werden.
Vorteilhafterweise weist wenigstens einer der Strahlkanäle oder alle Strahlkanäle einen positiven Konizitätsfaktor (K) auf, wobei der Konizitätsfaktor K = (Dinnen _ 03υβθη) * 100/L ist, wobei in Strömungsrichtung der Flüssigkeit betrachtet Dinnen ein Eintritts- oder Innen-Durchmesser und DaUßen ein Austritts- oder Außen-Durchmesser des/der Strahlkanäle und wobei L die Länge des/der Strahlkanäle ist. Alternativ oder in Kombination hierzu ist eine Eintrittsquerschnittsfläche des/der
Strahlkanäle größer als eine Aüstrittsquerschnittsfläche des/der Strahlkanäle, wobei der Eintrittsquerschnitt des/der Strahlkanäle in Strömungsrichtung der Flüssigkeit betrachtet vor dem Austrittsquerschnitt angeordnet ist. Der
Austrittsquerschnitt ist in vorteilhafter Weise ein (lichter) Abschnitt/Teil einer (äußeren) Hüllfläche bzw. Mantelfläche des Düsenkörpers.
Mit Hilfe dieser Maßnahmen wird ein Strahlkanal in
vorteilhafter Weise derart dimensioniert, dass dieser sich in Strömungsrichtung verjüngt bzw. konisch konvergent ausgebildet ist. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass hiermit eine sehr gute Strahlstabilität erzeugt wird. So werden
Strahlen generiert, die nach dem/vom Austritt aus dem
Düsenkörper bis zur Prallzone bzw. einem Kollisionspunkt der Strahlen weitestgehend stabil bleiben, d.h. insb. ohne
aufzubrechen bzw. ohne dass vereinzelt/teilweise einzelne
Tröpfchen oder dergleichen sich abtrennen/ablösen.
Die mit vorgenannten Maßnahmen generierten, im Wesentlichen stabilen Flüssigkeitsstrahlen kollidieren in vorteilhafter Weise mit definierten Kollisionsbedingungen in der Prallzone bzw. im Kollisionspunkt, sodass ein definierter und sehr stabiler Fächerstrahl generiert wird. Dies stellt eine Abkehr des bisherigen Stands der Technik dar, bei dem in Strömungsrichtung der Flüssigkeit bzw. des
Kraftstoffs nicht wie vorliegend verjüngende Strahlkanäle vorgesehen sind, sondern sich erweiternde bzw. konisch
divergente Strahlkanäle verwendet wurden. Überraschenderweise konnte erst durch die Abkehr der bisherigen
Strahlkanalaufweitung eine Stabilisierung und somit eine deutliche Verbesserung bezüglich der Fächerstrahlstabilität im Betrieb von vorteilhaften Mehrfachstrahldüsen erreicht werden.
Vorzugsweise ist der Konizitätsfaktor im Wesentlichen zwischen 1,0 und 3,0. Mit Hilfe einer derart vorteilhaften Ausbildung des Konizitätsfaktors konnten besonders stabile
Fächerstrahlbedingungen generiert werden. Dies ist gerade bei Kraftstoffanwendungen beim Einspritzen in einen Brennraum eines Verbrennungsmotors von wesentlicher Bedeutung. Hierbei konnte beispielsweise eine vergleichsweise stabile Länge, Breite sowie Tiefe des erzeugten Fächerstrahls im Betrieb generiert werden. Dementsprechend klare und vor allem
reproduzierbare Verbrennungsverhältnisse können hiermit realisiert werden. Dies wirkt sich in besonderem Maß
vorteilhaft auf die erreichbaren (durchschnittlichen)
Abgaswerte und/oder den Kraftstoffverbrauch aus.
Vorteilhafterweise ist ein Abstand des Düsenkörpers von der Prallzone und/oder von einem Kollisionspunkt der wenigstens teilweise aufeinander prallenden Flüssigkeitsstrahlen im
Wesentlichen zwischen 0 mm und dem 15-Fachen eines
Durchmessers (D) des/der Strahlkanäle ist, wobei der
Düsenkörper der Mehrfachstrahldüse wenigstens die beiden
Strahlkanäle umfasst. Das heißt insb. 0^ A 15 x D. Bei
Verbrennungsmotoranwendungen insbesondere für Motorräder, PKW, LKW oder dergleichen ist der Abstand (A) vorzugsweise etwa zwischen 0 und 0,9 Millimetern.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass die Stabilität des Fächerstrahls nur sehr wenig, wenn überhaupt von einem Einspritzdruck und/oder einem Gegendruck im Betriebsraum bzw. der Brennkammer abhängig ist. Vielmehr hat sich gezeigt, dass der zuvor genannte Abstand für die Strahlstabilität von großem Vorteil ist. Hierfür mussten unzählige Versuche mit
unterschiedlichsten Parametervariationen durchgeführt werden, um diesen vorteilhaften Abstand des Kollisionspunktes bzw. der Prallzone ermitteln zu können.
Vorzugsweise ist der Abstand im Wesentlichen zwischen dem 3- Fachen und dem 5-Fachen des Durchmessers (D) des/der
Strahlkanäle. Bei Verbrennungsmotoranwendungen insbesondere für Motorräder, PKW, LKW oder dergleichen ist der Abstand (A) in vorteilhafter Weise zwischen 0,5 und 0,7 mm. In diesem Bereich wird eine besonders vorteilhafte Kollision der
Flüssigkeitsstrahlen generiert, wobei die Flüssigkeitsstrahlen im Wesentlichen noch als einheitlicher Strahl ausgebildet sind und nicht wie beim Stand der Technik zum Teil einzelne mehr oder weniger große Tröpfchen sich von diesen abgelöst haben. Dementsprechend kontrolliert findet der Zusammenprall der beiden Flüssigkeitsstrahlen statt, sodass eine hohe Stabilität des erzeugten Fächerstrahls realisiert wird.
Vorteilhafterweise ist ein Winkel zwischen den beiden
Flüssigkeitsstrahlen im Wesentlichen zwischen 20° und 80°. Innerhalb dieses Winkelbereichs hat sich gezeigt, dass zum einen eine besonders vorteilhafte Zerstäubung und
Fächerstrahlausformung durch den Zusammenprall der beiden Flüssigkeitsstrahlen generiert wird und zum anderen, dass keine nachteilige Rückstrahlung generiert wird. Eine
entsprechende Rückstrahlung der aufeinander prallenden
Flüssigkeitsstrahlen würde zü einer nachteiligen Verdampfung im Betriebsraum bzw. zu einem Kontakt der Flüssigkeit mit einer Wand des Betriebsraumes führen, d. h. in diesem Fall vor allem des Düsenkörpers. Dies wäre gerade bei
Kraftstoffanwendungen in Verbrennungsmotoren von erheblichem Nachteil .
Vorteilhafterweise ist ein Versatz zwischen Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen in der Prallzone vorgesehen. Es hat sich gezeigt, dass durch einen Versatz der Mittelachsen der Flüssigkeitsstrahlen die Orientierung der Fächerebene eingestellt bzw. planmäßig gedreht werden kann. Hiermit kann eine vorteilhafte Anpassung des erzeugten Sprays an den
Betriebsraum bzw. dessen Ausformung verwirklicht werden.
Beispielsweise können bei Verbrennungsmotoranwendungen eine Aussparung im Bereich von Ein- und/oder Auslassventilen oder dergleichen realisiert werden.
Als Herstellungsverfahren für die Strahlkanäle können
unterschiedlichste Bearbeitungsverfahren vorgesehen werden. Einerseits kann eine spanende Bearbeitung mittels Bohren vorgesehen werden. Beispielsweise wird mittels des
spanabhebenden Bohrverfahrens eine zylindrische Form des Strahlkanals verwirklicht, aber auch eine konische
Ausführungsform des Strahlkanals ist möglich.
Andererseits kann auch ein Bohrerosionsverfahren, insbesonder ein so genannten funkenerosives Bohren, vorgesehen werden. Hierbei können in vorteilhafter Weise sämtliche elektrisch leitende Werkstoffe unabhängig von ihrer Härte und Festigkeit bearbeitet werden. Auch hiermit können konisch ausgebildete Strahlkanäle realisiert werden, insbesondere mit
Hinterschneidungen, das heißt insbesondere auch von außen hergestellte Strahlkanäle, die sich nach außen hin (konisch) verjüngen.
Beispielsweise kann auch ein Elektronenstrahl-Bohren,
insbesondere für ein stirnseitiges Bohren, oder auch ein Wasserstrahl-Bohren sowie ein Ionenstrahl-Bohren ggf. mit einem Beschichten entsprechend vorgesehen werden.
Vorzugsweise wird ein Laserbohrverfahren vorgesehen. Hier wir mit Hilfe wenigstens eines vorteilhaften Lasers lokal in vorteilhafter Weise Energie in das Werkstück eingebracht, so dass der Werkstoff entfernt wird, insb. ionisiert und
verdampft. Das Laserbohren ermöglicht einen hohen
Automatisierungsgrad und besonders exakte Bearbeitungsmaße sowie komplexere Geometrien. So sind auch konische Bohrungen, Hinterschneidungen oder auch sehr komplexe Querschnittsformen und/oder Längsschnitte realisierbar.
Weiterhin kann eine Vorrichtung gemäß der Erfindung mit Hilfe eines Mikrolasersinter-Verfahrens hergestellt werden. Hierbei werden die Werkstückformen mittels Sinterverfahren generiert, wobei die entsprechenden Kanäle/Bohrungen beim Herstellen des Werkstücks generiert bzw. ausgelassen werden. Entsprechend komplexe Geometrien, Hinterschneidungen oder dergleichen sind hierbei in beliebiger Weise möglich. Ausgangswerkstoffe sind üblicherweise sehr feinkörnige bzw. pulverförmige Werkstoffe, die in vorteilhafter Weise mittels Laserstrahlen miteinander verbunden bzw. gesintert werden. Vorzugsweise wird der
Düsenkörper 'schichtweise hergestellt, wobei die Bohrungen bzw Aussparungen oder dergleichen entsprechend frei bzw. ohne Materialauftrag bleiben.
Darüber hinaus kann in vorteilhafter Weise zur Herstellung der Vorrichtung gemäß der Erfindung, insbesondere zur
Nachbearbeitung und/oder Kalibrierung vor allem der
Strahlkanäle, eine so genannte hydroerosive Bearbeitung bzw. ein hydroerosives Schleifen als ein abtragendes
Fertigungsverfahren eingesetzt werden. Hierbei werden sehr kleine Schleifpartikel in einer Flüssigkeit eingebracht und mit hohem Druck von bis zu 120 bar durch das Werkstück bzw. den Düsenkörper gepumpt. Mit diesem Verfahren können die
Bohrungen/Strahlkanäle in vorteilhafter Weise auf den
vorgesehenen Querschnitt bzw. Durchmesser eingestellt werden. In vorteilhafter Weise werden hierbei die Strahlkanäle vor allem im Bereich des Eintritts verrundet, sodass im Betrieb eine vorteilhafte Strömung der Flüssigkeit zum/durch den
Strahlkanal generiert wird. Beispielsweise wird bei der
Herstellung des Düsenkörpers eine Verrundung von 3 % bis 15 % bezogen auf den maximalen Durchfluss durch den Strahlkanal vorgesehen .
Im Allgemeinen weisen im Sinn der Erfindung die Strahlkanäle bzw. die Flüssigkeitsstrahlen Mittelachsen bzw. zentrale
Längsachsen auf, die beispielsweise bei einer Ausbildung von zylindrischen Strahlkanälen exakt die mittige Symmetrieachse darstellen. Bei entsprechend kegel- bzw. kegelstumpfförmigen Stahlkanälen ist die Mittelachse bzw. zentrale Längsachse ebenfalls die mittige Symmetrieachse.
Bei Strahlkanälen mit gegebenenfalls nicht symmetrischem
Querschnitt, beispielsweise bei einem elliptischen Querschnitt oder dergleichen, ist im Sinn der Erfindung die Mittelachse bzw. die zentrale Achse im Wesentlichen die Verbindung der Flächenschwerpunkte einzelner, paralleler Querschnitte, insbesondere zwischen Eintrittsfläche sowie Austrittsfläche und deren Flächenschwerpunkte. Diese Querschnitte sind
vorzugsweise parallel zur durch den/die Strahlkanäle
unterbrochene Hüllfläche bzw. Mantelfläche des Düsekörpers ausgebildet oder jeweils eine (lichte) Teilfläche von der inneren oder der äußeren durch den/die Strahlkanäle
unterbrochene Hüllfläche bzw. Mantelfläche. Hierbei umfassen die innere und die äußere Mantelfläche/Hüllfläche des
Düsenkörpers den jeweiligen lichten Querschnitt des
Strahlkanals am Eintritt bzw. am Austritt der Flüssigkeit.
Die lichte bzw. freie Querschnittsfläche des Strahlkanals am Eintritt der Flüssigkeit in den Düsenkörper bildet im Sinn der Erfindung den Eintrittsquerschnitt aus bzw. umfasst in
vorteilhafter Weise den so genannten Eintritts- Innendurchmesser. Entsprechend weist die lichte bzw. freie Querschnittsfläche des Düsenkörpers am Austritt, das heißt an der Stelle des Düsenkörpers, an der die Flüssigkeit den
Düsenkörper verlässt bzw. austritt, im Sinn der vorliegenden Erfindung die Austritts-Querschnittsfläche auf bzw. umfasst in vorteilhafter Weise den Austritts-Außendurchmesser des
Strahlkanals. Dementsprechend ist bei einem sich verjüngenden Stahlkanal in Strömungsrichtung der Flüssigkeit im Sinn der Erfindung die lichte Austritts-Querschnittsfläche bzw. der Austritt-Außendurchmesser kleiner als die lichte Eintritts- Querschnittsfläche bzw. der Eintritts-Innendurchmesser des jeweiligen Strahlkanals.
Im Sinn der Erfindung ist die Länge L des Strahlkanals derart definiert, dass die beiden lichten Querschnittsflächen bzw. die Hüllflächen/Mantelflächen des Düsenkörpers jeweils den Anfang und das Ende der Länge des Strahlkanals bilden. Das bedeutet, dass die lichte Mantelfläche des Düsenkörpers bzw. der entsprechende jeweilige Flächenschwerpunkt des Eintrittsund des Austrittsguerschnitts die Länge im Sinn der Erfindung definieren.
Entsprechend wird der jeweilige Durchmesser D des Strahlkanals im Sinn der Erfindung als Durchmesser der lichten
Querschnittsfläche am Eintritt bzw. am Austritt der
Flüssigkeit in/aus dem Düsenkörper/Strahlkanal definiert.
Im Fall eines sich verjüngenden Strahlkanals ist der
Durchmesser D im Sinn der Erfindung der kleinste Durchmesser des Strahlkanals. Das bedeutet, dass dieser vorzugsweise der Außendurchmesser bzw. der Austrittsdurchmesser des
Strahlkanals ist. Dieser Außendurchmesser bzw.
Austrittsdurchmesser liegt in der lichten Querschnittsfläche des Düsenkörpers und/oder ist im Sinn der Erfindung
üblicherweise ein Teil/Abschnitt der äußeren Hüllfläche bzw. Mantelfläche des Düsenkörpers.
Weiterhin ist im Sinn der Erfindung der Abstand A einerseits durch das Ende der Länge L des Strahlkanals begrenzt. Das bedeutet, dass der Abstand A begrenzt ist durch die von dem/den Strahlkanälen unterbrochenen Hüllfläche bzw.
Mantelfläche des Düsenkörpers, insbesondere des
Flächenschwerpunkts des lichten Querschnitts des Strahlkanals am Austritt der Flüssigkeit aus dem Düsenköper. Andererseits ist der Abstand A durch die Prallzone und hierbei vorzugsweise exakt durch den Kreuzungs-/Kollisionspunkt der Strahlen bzw. den Längssachen der Strahlkanäle definiert/begrenzt .
Im Fall von windschiefen Mittelachsen bzw. Längsachsen zweier Strahlkanäle und/oder Flüssigkeitsstrahlen wird im Sinn der Erfindung das "zweite Ende" des Abstands A vom Düsenkörper durch die so genannte „Minimaltransversale" bzw. das so genannten „Gemeinlot" gebildet. Hierbei definiert vorzugsweise die Mitte des Gemeinlotes bzw. der Minimaltransversale den geometrischen Endpunkt des Abstands A im Sinn der Erfindung. Das Gemeinlot bzw. die Minimaltransversale ist die eindeutig bestimmbare Strecke kleinster Länge, die zwei windschiefe Geraden bzw. die Längsachsen der Strahlkanäle oder der
Flüssigkeitsstrahlen verbindet. Das Gemeinlot bzw. die
Minimaltransversale steht auch senkrecht auf beiden
Geraden/Längsachsen. .
Dementsprechend ist die Länge des Abstands A einerseits durch das Ende der Länge L der Strahlkanäle und andererseits durch den Kreuzungs-/Schnittpunkt der entsprechenden Geraden bzw. Längsachsen der Flüssigkeitsstrahlen und/oder der Strahlkanäle oder bei sich nicht kreuzenden, d.h. windschiefen
Geraden/Längasachsen durch das Gemeinlot bzw. dessen Mitte im Sinn der Erfindung exakt festgelegt.
Im Fall von drei oder mehr Strahlkanälen bzw.
Flüssigkeitsstrahlen, die in einer Prallzone zusammen prallen bzw. treffen, kann einerseits ein einziger Kollisionspunkt erzeugt werden. Andererseits ist durchaus auch denkbar, dass zwei oder sogar mehrere Kollisionspunkte in der Prallzone vorhanden sind. Im Sinn der Erfindung soll im letztgenannten Fall dann der Abstand A in vorteilhafter Weise durch den
Endpunkt der Länge L des Strahlkanals und durch die
geometrische Mitte zwischen entsprechenden Kollisionspunkten bzw. zwischen entsprechenden Gemeinlote oder deren jeweilige Mitte definiert/begrenzt werden, was in diesem Fall zugleich als Mitte der Prallzone definiert ist.
Generell erstreckt sich der jeweilige Abstand A im Sinn der Erfindung längs der Mittelachse bzw. der zentralen Längsachse des/der jeweiligen Strahlkanäle. Im Fall verschieden winklig ausgebildeter und/oder unterschiedlich langer, sich längs der Längsachse des jeweiligen Strahlkanals erstreckender
Entfernungen bzw. Abstände zwischen Düsenkörper/Austritt und Prallzone/Kreuzungspunkt/Gemeinlot ist der jeweils längste Abstand der Abstand A im Sinn der Erfindung. Ausführungsbeispiel
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird anhand der Figuren nachfolgend näher erläutert.
Im Einzelnen zeigt:
Figur 1 einen schematischen Querschnitt durch einen
Düsenkörper mit zwei erfindungsgemäßen
Strahlkanälen, wobei die Strahlen in einem Abstand A miteinander kollidieren und
Figur 2 einen schematischen Querschnitt durch einen
erfindungsgemäßen Düsenkörper, wobei zwei
Strahlen unmittelbar am Austritt des
Düsenkörpers kollidieren.
In Figur 1 ist ein Düsenkörper 1 schematisch im Querschnitt dargestellt, wobei zwei Strahlkanäle 2 und 3 vorgesehen sind.
Ein Hohlraum 4 bzw. ein Innenraum 4 des Düsenkörpers 3 wird im Betrieb mit einer Flüssigkeit befüllt, wobei die Flüssigkeit im Betrieb bzw. zum Versprayen der Flüssigkeit mit einem Druck p beaufschlagt wird. Vorzugsweise ist der Druck p kleiner als 500 bar.
Die nicht näher in Figur 1 dargestellte Flüssigkeit strömt vom Innenraum 4 durch die Strahlkanäle 2, 3, jeweils an einem Eintritt 5 ein und tritt aus dem Strahlkanal 2, 3 an einem Austritt 6 aus dem Düsenkörper 1 nach außen hinaus. Die
Strahlkanäle 2, 3 generieren jeweils einen Flüssigkeitsstrahl, die in einem Winkel α zueinander ausgerichtet sind. In der Ausführungsform gemäß Figur 1 treffen die beiden
Flüssigkeitsstrahlen in einem Kollisionspunkt 7 aufeinander und generieren einen Fächerstrahl im Sinn der Erfindung.
Vorliegend wird gemäß dem Ausführungsbeispiel von einem jeweils konisch ausgebildeten Strahlkanal 2, 3 ausgegangen. Das bedeutet, dass die beiden Strahlkanäle 2, 3 jeweils eine Längs-/Mittelachse 8 aufweisen, die gemäß Ausführungsvariante hier zentral als Symmetrieachse 8 des jeweiligen Strahlkanals 2, 3 ausgebildet sind. Vorliegend treffen die beiden
Mittelachsen 8 am Kollisionspunkt 7 unter einem Winkel α aufeinander .
Der jeweilige Eintritt 5 umfasst einen lichten Querschnitt bzw. eine lichte Querschnittsfläche, der/die als Teil einer (gebogenen) inneren Hüllfläche bzw. Mantelfläche des
Düsenkörpers 1 im Sinn der Erfindung definiert ist.
Entsprechend ist ein Austritt 6 als lichter Querschnitt bzw. lichte Querschnittsfläche einer (gebogenen) äußeren
Mantelfläche des Düsenkörpers 1 bzw. der Hülle des
Düsenkörpers 1 ausgebildet. Der Eintritt 5 bzw. der Austritt 6 umfasst jeweils einen Durchmesser D des Strahlkanals 2, 3 im Sinn der Erfindung. Der Durchmesser D kann einerseits ein Innendurchmesser Dinnen , der am Eintritt 5 des Strahlkanals 2, 3 vorhanden ist, und/oder andererseits ein Außendurchmesser Daußen sein, der am Austritt 6 des Strahlkanals 2, 3 vorhanden ist.
Der Durchmesser D kann in Bezug auf die jeweilige lichte
Querschnittsfläche im Sinn der Erfindung als ein kleinster Durchmesser D der jeweiligen lichten Querschnittsflächen oder als ein (geometrisch) mittlerer Durchmesser D der lichten Querschnittsfläche ausgebildet sein.
Da es sich vorliegend beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 um einen kegelstumpfförmigen Strahlkanal 2, 3 handelt, ist aufgrund der in Bezug auf den Düsenkörper 1 bzw. dessen innere und/oder äußere Mantelfläche/Hülle ausgerichteten, schrägen bzw. winkligen Orientierung der beiden Strahlkanäle 2, 5 ein elliptischer Eintritt 5 sowie ein elliptischer Austritt 6 vorhanden. Der vorteilhafte Durchmesser D bzw. Dinnen bzw. Daußen ist im Sinn der Erfindung der jeweils kleinere Durchmesser D des Strahlkanals 2, 3. D. h. beim in Strömungsrichtung der Flüssigkeit (von innen nach außen) sich
verjüngenden/verkleinernden Strahlkanal 2,3 ist dies gemäß Figur 1 der Außen-Durchmesser Daußen. Beim Ausführungsbeispiel gemäß Figur 1 oder 2 ist demzufolge das vorteilhafte Verhältnis (V) von L zu D (V = L/D) mittels dem Außendurchmesser D = Daußen bzw. der kleinste Durchmesser des Strahlkanals 2, 3 zu bestimmen.
Wie in Figur 1 deutlich wird, ist L die Länge L des
Strahlkanals 2, 3 zwischen dem Eintritt 5 und dem Austritt 6, d. h. insbesondere dessen Flächenschwerpunkte bzw. zwischen den Mittelpunkten des Innendurchmessers Dinnen und des
Außendurchmessers Daußen des jeweiligen Strahlkanals 2, 3.
Der Abstand A zwischen Kollisionspunkt 7 und Düsenkörper 1 ist vorliegend die Strecke bzw. Länge längs der (strichpunktiert dargestellten) Winkelhalbierenden der beiden Mittelachsen 8 der Strahlkanäle 2, 3. Vorzugsweise ist der Winkel α zwischen 20° und 80°, sodass die Winkelhalbierende entsprechend 10° bis 40° bzw. a/2 zu den vorliegend symmetrisch angeordneten
Strahlkanälen 2, 3 bzw. deren Mittelachsen 8 ausgerichtet ist.
Weiterhin ist eine Ausführungsform realisierbar, wobei die beiden Strahlkanäle 2, 3 quer bzw. senkrecht zur Figuren-/ Blattebene versetzt zueinander angeordnet sind, sodass die beiden Längs-/Mittelachsen 8 der beiden Strahlkanäle 2, 3 sich nicht in einem Punkt treffen/kreuzen bzw. miteinander
kollidieren. Allerdings kollidieren die Flüssigkeitsstrahlen. So ist in diesem Fall senkrecht zur Blattebene bzw.
Figurenebene ein Abstand der Längsachsen vorhanden, der mathematisch als so genanntes „Gemeinlot" bzw. als
„Minimaltransversale" der entsprechenden „windschiefen
Geraden" 8 bezeichnet wird. In diesem Fall wäre dann im Sinn der Erfindung der Abstand A die Entfernung von der Mitte des Gemeinlotes zwischen den beiden Mittelachsen 8 bis zum
Düsenkörper 1 bzw. dem Ende der dargestellten Länge L des Strahlkanals 2, 3.
Mit einem derartigen Versatz bzw. Gemeinlot zwischen den entsprechend windschiefen Geraden 8 kann in vorteilhafter Weise die Orientierung des zu erzeugenden Fächers bzw. dessen Fächerebene eingestellt bzw. gedreht werden.
In Figur 2 ist eine weitere Variante der Erfindung
dargestellt, wobei sich die Längs-/Mittelachsen 8 der
Strahlkanäle 2, 3 in etwa auf der Mantelfläche bzw. Hülle des Düsenkörpers 1 treffen bzw. kreuzen. Folglich ist hier der Abstand A gleich Null.
Bezugszeichenliste
1 Düsenkörper
2 Strahlkanal
3 Strahlkanal
4 Innenraum
5 Eintritt
6 Austritt
7 Kollisionspunkt
8 Achse α Winkel
A Abstand
D Durchmesser
Dinnen Innen-Durchmesser
Daußen Außen-Durchmesser
K Konizitätsfaktor
L Länge

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung zum Vernebeln oder Versprayen oder Einspritzen von Flüssigkeit in einen Betriebsraum, wobei mindestens eine Mehrfachstrahldüse (1) mit wenigstens zwei Strahlkanälen (2,
3) zur Erzeugung wenigstens zweier, in einer Prallzone (7) wenigstens teilweise aufeinander prallender
Flüssigkeitsstrahlen vorgesehen ist, so dass im Wesentlichen ein Fächerstrahl erzeugbar ist, dessen Ausdehnung in einer Fächerebene größer oder wenigstens doppelt so groß ist als in Querrichtung zu dieser Fächerebene, dadurch gekennzeichnet, dass ein Verhältnis (V) von einer Länge (L) des/der
Strahlkanäle (2, 3) in Bezug zu einem Kanaldurchmesser (D) des/der Strahlkanäle (2, 3) größer als 5 ist (V = L/D) .
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (V) zwischen 5 und 10 ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis (V) im Wesentlichen 7 ist.
4. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Druck (p) der Flüssigkeit der
Flüssigkeitsstrahlen kleiner als 500 bar ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Strahlkanäle (2, 3) oder alle Strahlkanäle (2, 3) einen positiven Konizitätsfaktor (K) aufweisen, wobei der Konizitätsfaktor K = ( Dinnen _ DaUßen ) * 100/L ist, wobei Dirmen ein Eintritts- oder Innen-Durchmesser
(D) und Daußen ein Austritts- oder Außen-Durchmesser (D) des/der Strahlkanäle (2, 3) und wobei L die Länge des/der Strahlkanäle
(2, 3) ist, und/oder dass eine Eintrittsquerschnittsfläche des/der Strahlkanäle (2, 3) größer als eine
Austrittsquerschnittsfläche des/der Strahlkanäle (2, 3) ist, wobei der Eintrittsquerschnitt des/der Strahlkanäle (2, 3) in Strömungsrichtung der Flüssigkeit vor dem Austrittsquerschnitt angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Konizitätsfaktor (K) zwischen 1,0 und 3 , 0 ist .
7. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand (A) des Düsenkörpers (1) von der Prallzone (7) und/oder einem Kollisionspunkt (7) der wenigstens teilweise aufeinander prallenden
Flüssigkeitsstrahlen zwischen 0 Millimeter (mm) und dem 15- Fachen eines Durchmessers (D) des/der Strahlkanäle (2, 3) ist, wobei der Düsenkörper (1) der Mehrfachstrahldüse (1)
wenigstens die beiden Strahlkanäle (2, 3) umfasst.
8. Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (A) zwischen dem 3-Fachen und dem 7-Fachen des Durchmessers (D) des/der Strahlkanäle (2, 3) ist.
9. Injektor mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von
Brennstoff in einen Brennraum, dadurch gekennzeichnet, dass er wenigstens eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten
Ansprüche umfasst.
10. Verbrennungsmotor mit einer Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in einen Brennraum, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Vorrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche vorgesehen ist.
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EP14701282.7A EP2943680A1 (de) 2013-01-11 2014-01-10 Vorrichtung zum versprayen von flüssigkeit in einen betriebsraum
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PCT/EP2014/000046 WO2014108338A1 (de) 2013-01-11 2014-01-10 Vorrichtung zum versprayen von flüssigkeit in einen betriebsraum

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WO (3) WO2014108340A1 (de)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102015205423A1 (de) * 2015-03-25 2016-09-29 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen und Verwendung des Kraftstoffeinspritzventils
SE539875C2 (en) * 2015-09-14 2017-12-27 Scania Cv Ab A fuel injector
JP2018003752A (ja) * 2016-07-05 2018-01-11 トヨタ自動車株式会社 内燃機関
US10570865B2 (en) * 2016-11-08 2020-02-25 Ford Global Technologies, Llc Fuel injector with variable flow direction
DE102016224084B4 (de) * 2016-12-05 2019-04-18 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffinjektor
RU2755024C2 (ru) * 2017-06-22 2021-09-09 Софтхейл Нв Сопло для различных жидкостей
US10612508B2 (en) * 2017-06-28 2020-04-07 Caterpillar Inc. Fuel injector for internal combustion engines
CN110420765B (zh) * 2019-07-26 2021-06-25 九牧厨卫股份有限公司 一种清洁喷头组件和自清洁浴缸
DE112022001789T5 (de) * 2021-06-11 2024-03-07 Cummins Inc. Verfahren und Vorrichtung zur Hartbearbeitung von Öffnungen in Kraftstoffsystemen und Motorkomponenten

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939670C (de) 1952-10-29 1956-03-01 Daimler Benz Ag Einachs-Abschleppanhaenger fuer Kraftfahrzeuge
DE4407360A1 (de) 1994-03-05 1995-09-07 Otto C Pulch Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder von Verbrennungsmotoren
DE10146642A1 (de) 2001-09-21 2003-04-24 Dornier Gmbh Verfahren zur Brennraumeinspritzung
US20030222159A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Hitachi Unisia Automotive, Ltd. Fuel injection valve
DE10307002A1 (de) * 2003-02-19 2004-09-09 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Kraftstoffeinspritzdüse und Pumpe-Düse-Einheit
FR2856114A1 (fr) * 2003-06-11 2004-12-17 Renault Sa Injecteur pour moteur a combustion interne a faible taux de polluants
DE102006000407A1 (de) * 2005-08-19 2007-02-22 Denso Corp., Kariya Kraftstoffeinspritzdüse mit mehreren Einspritzlöchern
EP2390491A1 (de) 2010-05-28 2011-11-30 KW Technologie GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum
EP2505820A1 (de) 2011-03-31 2012-10-03 KW Technologie GmbH & Co. KG Vorrichtung zum vernebeln bzw. versprayen von Flüssigkeiten in einem Brennraum

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5211340A (en) * 1991-08-27 1993-05-18 Zexel Corporation Fuel injector
DE10227277A1 (de) * 2002-06-19 2004-01-08 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE10315967A1 (de) * 2003-04-08 2004-10-21 Robert Bosch Gmbh Kraftstoffeinspritzventil für Brennkraftmaschinen
DE102006013962A1 (de) * 2006-03-27 2007-10-04 Robert Bosch Gmbh Einspritzdüse mit Spritzkanälen sowie Verfahren zur Einbringung von Kanälen
CN101294533A (zh) * 2008-05-27 2008-10-29 大连理工大学 内燃机交叉喷孔式喷油嘴
CN102182600A (zh) * 2011-05-02 2011-09-14 大连理工大学 具有扰动区的内燃机喷油嘴

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939670C (de) 1952-10-29 1956-03-01 Daimler Benz Ag Einachs-Abschleppanhaenger fuer Kraftfahrzeuge
DE4407360A1 (de) 1994-03-05 1995-09-07 Otto C Pulch Vorrichtung zum Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder von Verbrennungsmotoren
DE10146642A1 (de) 2001-09-21 2003-04-24 Dornier Gmbh Verfahren zur Brennraumeinspritzung
US20030222159A1 (en) * 2002-05-30 2003-12-04 Hitachi Unisia Automotive, Ltd. Fuel injection valve
DE10307002A1 (de) * 2003-02-19 2004-09-09 Volkswagen Mechatronic Gmbh & Co. Kg Kraftstoffeinspritzdüse und Pumpe-Düse-Einheit
FR2856114A1 (fr) * 2003-06-11 2004-12-17 Renault Sa Injecteur pour moteur a combustion interne a faible taux de polluants
DE102006000407A1 (de) * 2005-08-19 2007-02-22 Denso Corp., Kariya Kraftstoffeinspritzdüse mit mehreren Einspritzlöchern
EP2390491A1 (de) 2010-05-28 2011-11-30 KW Technologie GmbH & Co. KG Vorrichtung zum Einspritzen von Brennstoff in einen Brennraum
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