WO2023066530A1 - Zerstäuberscheibe und verfahren zum herstellen einer zerstäuberscheibe - Google Patents

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WO2023066530A1
WO2023066530A1 PCT/EP2022/055440 EP2022055440W WO2023066530A1 WO 2023066530 A1 WO2023066530 A1 WO 2023066530A1 EP 2022055440 W EP2022055440 W EP 2022055440W WO 2023066530 A1 WO2023066530 A1 WO 2023066530A1
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disc
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atomizer
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Franz Leuenberger
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Heinz Hänggi Stanztechnik
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Definitions

  • the present invention relates to an atomizer disk for atomizing a fluid with at least one fluid guide disk and at least one spray hole disk arranged on the fluid guide disk, which has at least one spray hole offset from the center of the atomizer disk, and a method for producing such an atomizer disk.
  • Multi-part atomizer disks of the type mentioned are known. Modern internal combustion engines require optimal atomization of fluids such as fuels in order to trigger the required reaction effects and thus increase their efficiency. Fluid is also atomized during pretreatment of the charge air, for example water, which cools and moistens the charge air. Before exiting from the at least one atomizer bore of an atomizer disk, the fluid is often set in rotation by swirl geometries for optimal atomization or collided head-on by means of channels that meet one another.
  • Such channels are usually embossed in atomizer disks made in one or more parts.
  • the desired cross-section is distorted by anisotropic punching of the material and conically deformed contours.
  • punching indentations are often associated with undesirable material changes and bulging, which impair the desired atomization of the fluid emerging from a spray hole bore.
  • Atomizer is, for example, from the German Offenlegungsschrift
  • the object of the invention is to provide an improved atomizer disk and an improved method for producing an atomizer disk.
  • an atomizer disk for atomizing a fluid with at least one fluid guide disk and at least one spray hole disk arranged on the fluid guide disk, which has at least one spray hole offset from the center of the atomizer disk.
  • a channel geometry is cut out in the fluid guide disk, which forms the side surfaces of a guide channel for the fluid.
  • the bottom surface of the guide channel is formed by the spray hole disk.
  • the proposed atomizer disk is provided for atomizing one of these fluids, which is supplied in particular by means of an injection or metering valve.
  • the fluid can be a fluid used for exhaust gas purification, such as urea, or water used to cool and/or moisten the charge air.
  • the proposed atomizer disk is designed in at least two parts and has a separately manufactured fluid guide disk. The two-part design makes it possible to precisely cut out the intended channel geometry in the fluid guide disk.
  • the channel geometry can be implemented using any suitable manufacturing and, in particular, cutting method, such as, for example, using a punching method, or a laser or water jet cutting method, which enables the production of sufficiently precise cut edges.
  • the cut edges of the cut-out channel geometry form the side surfaces of a guiding channel for the fluid.
  • the bottom surface of the guide channel is formed by the spray hole disc arranged on the fluid guide disc.
  • the spray hole disk has at least one spray hole, to which the fluid is guided through the guide channel and through which it then exits in particular in atomized form into the environment of the atomizer disk.
  • a spray hole can, of course, have any other suitable contour in addition to a circular one.
  • different channel systems with different arrangements of spray hole bores can be combined and analyzed easily and uncomplicatedly for the prototype construction.
  • the fluid-guiding disk and the spray hole disk have the same thicknesses or are designed with different thicknesses.
  • the fluid guide disk and the spray hole disk can each have a thickness in the range of a lower single-digit micrometer value (pm).
  • the processing direction can be varied during manufacture, which can contribute to better efficiency.
  • the fluid guide disk and the spray hole disk can also be made of the same or different materials.
  • the guide channel is designed to guide the fluid with a substantially laminar flow to a spray hole.
  • the dynamic pressure in the fluid in the area of the spray hole increases.
  • This design supports good atomization of the fluid as it flows through the spray hole by supplying the fluid in a suitable manner.
  • the fluid can be accelerated as it flows through the spray hole by means of an increased dynamic pressure at the end of the guide channel.
  • a laminar swirl flow with corresponding acceleration of the fluid can also be produced by suitable guidance of a laminar fluid.
  • the guide channel has a depression in the area of at least one spray hole bore, which depression is formed in the spray hole disk.
  • Such an indentation is commonly used to create a desired flow of fluid. Depending on the formation of the recess, this can, for example, to form a Serve swirl flow in the fluid.
  • the depression formed in the spray disk can be embossed or produced in it by means of a machining process or cut out of it.
  • the spray hole disk is formed in at least two parts in the passage direction of the at least one spray hole, with the inner spray hole disk, which faces the fluid-guiding disk, having at least one depression.
  • An at least two-part construction of the spray hole disk enables a more flexible design of the depression, in particular with regard to its geometry, arrangement and manufacture.
  • the elements of the spray disk can be made of the same or different materials.
  • the spray hole disk has a plurality of spray holes, with the channel geometry being designed to guide fluid to one spray hole each by means of a respective guide channel.
  • the flow of fluid to each spray hole can be provided individually.
  • the atomizer disk if there are several spray holes, these are arranged in a circle around the center point of the channel geometry. Such an arrangement enables the fluid to be guided individually and, in particular, equally to each of the spray holes.
  • several spray holes can be distributed evenly on a circle arranged around the center point of the channel geometry, or in a predetermined arrangement, for example depending on the geometry and/or the flow conditions in the space into which the fluid is introduced, in particular in atomized form.
  • the number and the respective diameter and/or the opening geometry of the spray holes can also be selected, in particular depending on the intended volume flow and the atomization properties of the fluid.
  • the at least one spray hole is oriented at an oblique angle or at right angles to the bottom surface of the guide channel.
  • the orientation of the at least one spray hole to the bottom surface of the guide channel can be provided in particular depending on the geometry and/or the flow conditions in the space in which the fluid is introduced, in particular in atomized form, and/or depending on the interaction with the flow formation in the feed channel and/or depending on the spray hole geometry resulting from the atomization properties of the spray hole geometry associated in particular.
  • the at least one spray hole can be cylindrical or conical, tapering or widening, or also have a cross section that changes along the direction of passage of the fluid.
  • the fluid guide disk and the spray hole disk are firmly connected to one another.
  • the atomizer disk can be handled as a whole in the same way as a one-piece atomizer disk.
  • At least one connecting element is provided which is arranged on the circumference of the atomizer disk and is used to connect the atomizer disk to a fluid valve.
  • the one or more connecting element(s) is/are designed in such a way that it can be used to produce a particularly positive connection with a fluid valve.
  • a method for producing an atomizer disk for atomizing a fluid is proposed in order to achieve the object.
  • the atomizer disk has at least one fluid guide disk, in which a channel geometry is formed and at least one spray perforated disk arranged on the fluid guide disk, which has at least one spray hole.
  • the method has the following steps: a) cutting out a fluid guide disk with a channel geometry arranged therein and a peripheral geometry; b) cutting out an injection hole disk, with at least one injection hole arranged therein and having a peripheral geometry; c) arranging the fluid guide disk on the spray hole disk in such a way that the spray hole disk forms the bottom surface of the at least one guide channel for the fluid; and d) joining the fluid guide disk to the spray orifice disk to form the atomizer disk.
  • the atomizer disk produced using the proposed method has at least one or more advantages and properties of the atomizer disk described above. Consequently, the advantages and properties described above apply analogously to an atomizer disk that is designed accordingly and manufactured using the proposed manufacturing method, and vice versa, the advantages and properties described below, which result from the manufacturing method, also apply to the atomizer disk produced with it.
  • cutting out the channel geometry advantageously prevents anisotropic stamping indentations, in particular on the walls of the guide channel in the fluid guide disk.
  • a guide channel for the fluid to be atomized that corresponds exactly to the geometric design can be produced.
  • the flow through the at least one flow channel can be calculated more precisely as a result of the increased accuracy associated with this.
  • a further advantage of the proposed production method is that no undesirable turbulence occurs along punching indentations and the defined flow path of the fluid can thus be maintained.
  • the desired flow of fluid can be achieved through the precisely manufacturable channel geometry.
  • the proposed manufacturing method for the atomizer disk provides for an atomizer disk designed at least in two parts.
  • the intended channel geometry in the fluid-guiding disk can be cut out precisely, as a result of which cutting edges running exactly can be produced.
  • influences on the fluid flow in the guide channels caused by the manufacture of the atomizer disk can be largely avoided.
  • a first step a the fluid guide disk is cut out with a channel geometry arranged therein and a peripheral geometry.
  • Any suitable cutting method can be used for this purpose, such as a punching method, a laser cutting method or a water jet cutting method.
  • the spray hole disk is cut out with at least one spray hole arranged therein and a peripheral geometry.
  • Any suitable cutting method can also be used for this purpose, such as a punching method, a laser cutting method or a water jet cutting method, in which case the spray holes in particular can also be produced using a micro-punching method, for example.
  • the fluid guide disk is arranged on the spray hole disk in such a way that the spray hole disk forms the bottom surface of the at least one guide channel for the fluid; and in step d) the fluid guide disk is joined to the spray hole disk to form the atomizer disk.
  • the fluid-guiding disk and the spray hole disk can be firmly connected to one another, in particular by producing a positive and/or non-positive and/or material connection between the disks.
  • One embodiment of the method for producing an atomizer disk in which the spray hole disk is designed in two parts in the direction of passage of the at least one spray hole, has step b1) as a further step, in which the inner spray hole disk has a peripheral geometry and at least one recess at the position of the at least one spray hole is cut out.
  • the cutting out of the recess in an inner injection perforated disk provided for this purpose also makes it possible to produce a very precise contour of the recess. Due to the fact that the recess has a greater extent than the spray hole arranged in the outer spray hole disk, the recess forms a depression in the guide channel after the atomizer disk has been joined.
  • a change in flow associated with this occurs as a function of the geometry of the depression, in particular interacting with the geometry of the guide channel formed in the fluid guide disk.
  • an at least partially rounded indentation can cause the formation of a swirl flow in the fluid in order in particular to achieve a desired atomization of the fluid after it emerges from the atomizer disk.
  • a depression is embossed in the spray hole disc in at least one area surrounding the spray hole.
  • Such an embossed depression of the guide channel can also be used, in particular, to influence the fluid flow before it passes through an injection hole, in order in particular to achieve a desired atomization of the fluid.
  • At least one joining element is formed in particular in steps a) and/or b) on the periphery of the fluid-guiding disk and/or on the periphery of the perforated spray disk.
  • at least one joining element is formed on the circumference of the fluid guide disk, which is provided for joining the fluid guide disk to the spray hole disk.
  • at least one joining element can also be formed on the circumference of the perforated spray disc, which is provided for joining the perforated spray disc to the fluid-guiding disc.
  • Such joining elements are designed in particular to produce a joining connection, for example by engaging with the peripheral contour of the other pane, as can be provided in particular with clamps or the like.
  • one or more such joining elements can engage with one or more joining elements arranged on the respective other disk element of the atomizer disk.
  • a particularly positive and/or non-positive connection can be formed between the spray hole disk and the fluid guide disk.
  • a joining element arranged on the spray disk is designed as a tab with a recess and a joining element arranged on the fluid-guiding disk is designed as a tab which can be arranged in the recess of the tab on the spray disk.
  • the fluid-guiding disk and the spray hole disk are positively connected to one another after the fluid-guiding disk has been arranged on the spray hole disk in step c).
  • the tab arranged on the fluid guide disk is arranged in a form-fitting manner in the recess of the tab on the spray hole disk.
  • step d) the fluid-guiding disk is arranged on the spray hole disk and the at least one joining element on the fluid-guiding disk and/or the at least one joining element arranged on the spray hole disk is/are deformed, in particular caulked, thereby creating a connection between the fluid guide disc and the Spray disk is produced.
  • the deformation of the at least one joining element firmly connects the fluid guide disk and the spray hole disk to one another.
  • a positive and/or non-positive connection between the elements of the atomizer disk is produced in this way.
  • the joining element can be designed in such a way that it forms a connecting element for connecting the atomizer disk to a fluid valve.
  • FIG. 1 shows a three-dimensional view of an exemplary atomizer disk according to the invention in a view of the fluid-guiding disk
  • FIG. 2 shows a three-dimensional view of the exemplary atomizer disk according to the invention in a view of the spray hole disk;
  • figs 3a and 3b each a sectional representation of a detail of two further exemplary atomizer disks according to the invention
  • FIG. 5 shows a further three-dimensional view of the exemplary atomizer disk according to the invention from FIG. 1 after the fluid-guiding disk has been arranged on the spray orifice disk;
  • FIG. 6 a three-dimensional detailed view of the atomizer disk according to the invention from FIG. 1 with joined joining elements.
  • Fig. 1 shows a three-dimensional view of an exemplary atomizer disk 10 according to the invention in a view of the Fluid guide disk 11.
  • the atomizer disk 10 has a spray hole disk 12, which is arranged below the fluid guide disk 11 in FIG.
  • a channel geometry 21 is cut out in the fluid guide disk 11 , which forms the side faces 22 of a guide channel 25 for the fluid, and the bottom face 24 of the guide channel 25 is formed by the spray hole disk 12 .
  • Each guide channel 25 of the exemplary atomizer disk 10 is designed to guide the fluid with a substantially laminar flow to an injection hole 15 and is also designed in such a way that the dynamic pressure in the fluid in the area of the injection hole 15 increases.
  • the fluid guide disk 11 has a peripheral geometry 17 and the spray hole disk 12 has a peripheral geometry 18, which in the exemplary embodiment are also produced by a cutting process.
  • FIG 2 shows a three-dimensional view of the exemplary atomizer disk 10 according to the invention in a view of the spray hole disk 12. As can be seen in FIG also arranged around the center of the channel geometry 21 .
  • the atomizer disk 10 also has connecting elements 30 arranged on its circumference, which are provided for connecting the atomizer disk 10 to a fluid valve (not shown).
  • FIG. 3a shows a sectional view of a detail of a further exemplary atomizer disk 10 according to the invention, the spray hole disk 12 of which is designed in two parts in the direction of passage D of the at least one spray hole 15.
  • the inner spray hole disk 12a which faces the fluid guide disk 11, has a recess 27 which opens the guide channel 25 in the area of the spray hole 15 in the passage direction D expanded.
  • the spray hole 15 is aligned at an oblique angle to the bottom surface 24 of the guide channel 25.
  • FIG. 3b shows a sectional view of a detail of a further exemplary atomizer disk 10 according to the invention, the spray hole disk 12 of which is designed in one piece in the direction of passage of the at least one spray hole 15.
  • the one-piece spray hole disk 12 has a depression 27 in the passage direction D of a spray hole 15 , which widens the guide channel 25 in the area of the spray hole 15 .
  • the spray hole 15 in the embodiment shown in FIG. 3b is aligned at an oblique angle to the bottom surface 24 of the guide channel 25.
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a flow chart of the method according to the invention for producing an atomizer disk 10 for atomizing a fluid with at least one fluid guide disk 11, in which a channel geometry 21 is formed and at least one spray hole disk 12 arranged on the fluid guide disk 11, which has at least one spray hole 15 having.
  • a fluid guide disk 11 with a channel geometry 21 arranged therein and a peripheral geometry 17 is cut out
  • a depression 27 can be embossed in the spray hole disk 12 in at least one area surrounding a spray hole 15 .
  • the fluid guide disk 11 is arranged on the spray disk 12 in such a way that the spray disk 12 forms the bottom surface 24 of the at least one guide channel 25 for the fluid.
  • the fluid guide disk 11 is joined to the spray hole disk 12 to form the atomizer disk 10 .
  • the method has an additional step b1), in which an inner spray hole disk 12a with a peripheral geometry 18 and is cut out with at least one recess 27 at the position of the at least one spray hole 15.
  • the recess 27 has a greater extension than the spray hole 15 arranged in the outer spray hole disk 12b.
  • Fig. 5 shows another three-dimensional view of the exemplary atomizer disc 10 according to the invention from Fig. 1 after the fluid guide disc 11 has been arranged on the spray hole disc 12.
  • Both on the circumference 17 of the fluid guide disc 11 and on the circumference 18 of the spray hole disc 12 are 4 joining elements 31, 32 formed, which are provided for joining fluid guide disk 11 and spray hole disk 12 with an upward angle.
  • the joining elements 32 arranged on the spray hole disk 12 are designed as a tab with a recess 33 (cf. Fig. 6) and the joining elements 31 arranged on the fluid guide disk 11 are designed as a tab, which in Fig. 5 is in the recess 33 of the joining element 32 on the spray hole disk 12 is arranged.
  • FIG. 6 shows a three-dimensional detailed view of the atomizer disk according to the invention from FIG. 1 with joined joining elements 31 , 32 .
  • the joining elements arranged on the fluid guide disc 11 and on the spray hole disc 12 were deformed or caulked together compared to the illustration in FIG.
  • the joining elements 31 and 32 together form connecting elements 30, which are provided for connecting the atomizer disk 10 to a fluid valve (not shown).

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberscheibe zum Zerstäuben eines Fluids mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe (11) und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe (11) angeordneten Spritzlochscheibe (12), welche wenigstens ein gegenüber dem Zentrum (Z) der Zerstäuberscheibe (10) versetztes Spritzloch (15) aufweist, sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10), wobei eine Fluidführungsscheibe (11) und eine Spritzlochscheibe (12) mit wenigstens einem darin angeordneten Spritzloch (15) und einer Umfangsgeometrie (18) ausgeschnitten wird.

Description

Zerstäuberscheibe und Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zerstäuberscheibe zum Zerstäuben eines Fluids mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe angeordneten Spritzlochscheibe, welche wenigstens ein gegenüber dem Zentrum der Zerstäuberscheibe versetztes Spritzloch aufweist sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Zerstäuberscheibe.
Mehrteilige Zerstäuberscheiben der genannten Art sind bekannt. Moderne Verbrennungsmotoren verlangen eine optimale Zerstäubung von Fluiden wie Brennstoffen, um die geforderten Reaktionswirkungen auszulösen und damit ihren Wirkungsgrad zu steigern. Auch bei der Vorbehandlung der Ladeluft wird Fluid zerstäubt, beispielsweise Wasser, welches die Ladeluft abkühlt und anfeuchtet. Häufig wird das Fluid vor dem Austritt aus der wenigstens einen Zerstäuberbohrung einer Zerstäuberscheibe zur optimalen Zerstäubung durch Drall-Geometrien in Rotation versetzt oder mittels aufeinandertreffender Kanäle frontal kollidiert.
Solche Kanäle werden üblicherweise in ein- oder mehrteilig ausgeführte Zerstäuberscheiben eingeprägt. Abhängig von der vorgesehenen Kanalform wird der angestrebte Querschnitt durch einen anisotropen Stanzeinzug des Materials und konisch verformte Konturen verfälscht. Zudem gehen Stanzeinzüge häufig mit unerwünschten Materialveränderungen und Aufstauchungen einher, welche die gewünschte Zerstäubung des aus einer Spritzlochbohrung austretenden Fluids beeinträchtigen. Eine solche Zerstäuberscheibe ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2015 225 338 A1 bekannt.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zerstäuberscheibe sowie ein verbessertes Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe zur Verfügung zu stellen.
Dies wird erfindungsgemäß durch die Lehre der unabhängigen Ansprüche erreicht. Zu bevorzugende Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Zur Lösung der Aufgabe wird eine Zerstäuberscheibe zum Zerstäuben eines Fluids vorgeschlagen, mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe angeordneten Spritzlochscheibe, welche wenigstens ein gegenüber dem Zentrum der Zerstäuberscheibe versetztes Spritzloch aufweist. In der Fluidführungsscheibe ist eine Kanalgeometrie ausgeschnitten, welche die Seitenflächen eines Führungskanals für das Fluid ausbildet. Die Bodenfläche des Führungskanals wird dabei von der Spritzlochscheibe gebildet.
Durch das Ausschneiden der Kanalgeometrie in der Fluidführungsscheibe werden anisotrope Stanzeinzüge insbesondere an den Wandungen des Führungskanals verhindert, die bei einem einfachen Einprägen der Kanalgeometrie in eine einteilige Spritzlochscheibe auftreten. So kann durch den Aufbau mit der ausgeschnittenen Kanalgeometrie ferner ein exakt der geometrischen Auslegung entsprechender Führungskanal für das zu zerstäubende Fluid erreicht werden. Durch die hiermit einhergehende erhöhte Genauigkeit kann die Durchströmung des wenigstens einen Strömungskanals exakter berechnet werden. Weiter vorteilhaft an der vorgeschlagenen Zerstäuberscheibe ist, dass keine unerwünschten Turbulenzen entlang von Stanzeinzügen auftreten und so der definierte Fließweg des Fluids eingehalten wird. Entsprechend kann durch die exakt herstellbare Kanalgeometrie der gewünschte Durchfluss einfacher berechnet und eingehalten werden.
Die vorgeschlagene Zerstäuberscheibe ist zum Zerstäuben eines dieser insbesondere mittels eines Einspritz- oder Dosierventils zugeführten Fluids vorgesehen. Das Fluid kann dabei, insbesondere bei einer Verwendung der Zerstäuberscheibe beispielsweise in einem Verbrennungsmotor zum Zerstäuben von Brennstoff, eines zur Abgasreinigung eingesetzten Fluids wie Harnstoff oder zum Kühlen und/ oder Anfeuchten der Ladeluft verwendetes Wasser sein. Die vorgeschlagene Zerstäuberscheibe ist wenigstens zweiteilig ausgeführt, und weist eine separat hergestellte Fluidführungsscheibe auf. Durch die zweiteilige Ausführung ist es möglich, die vorgesehene Kanalgeometrie in der Fluidführungsscheibe präzise auszuschneiden.
Grundsätzlich kann die Kanalgeometrie mit jedem geeigneten Herstell- und insbesondere Schneidverfahren durchgeführt werden, wie beispielsweise auch mit einem Stanzverfahren, oder einem Laser- oder Wasserstrahlschneidverfahren, welches die Herstellung ausreichend präziser Schnittkanten ermöglicht. Die Schnittkanten der ausgeschnittenen Kanalgeometrie bilden die Seitenflächen eines Führungskanals für das Fluid. Die Bodenfläche des Führungskanals wird von der an der Fluidführungsscheibe angeordneten Spritzlochscheibe gebildet. So wird eine flexible und präzise Herstellung der vorgesehenen Kanalgeometrie der Zerstäuberscheibe ermöglicht. Dadurch werden durch die Fertigung der Zerstäuberscheibe bedingte Einflüsse auf die Fluidströmung in den Führungskanälen verringert.
Die Spritzlochscheibe weist wenigstens ein Spritzloch auf, zu welchem das Fluid durch den Führungskanal geführt wird und durch welches dieses dann in insbesondere zerstäubter Form in die Umgebung der Zerstäuberscheibe austritt. Dadurch, dass die Spritzlochbohrung in einem eigenen Bauteil angeordnet ist, vereinfacht dessen geometrische Auslegung und Herstellung, welche beispielsweise mittels einem klassischem Mikrostanzverfahren erfolgen kann. Dabei kann ein Spritzloch neben einer kreisrunden selbstverständlich jede andere geeignete Kontur aufweisen. Insbesondere können für den Prototypenbau einfach und unkompliziert verschiedene Kanalsysteme mit unterschiedlichen Anordnungen der Spritzlochbohrungen kombiniert und analysiert werden.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe weisen die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe gleiche Dicken auf, oder sind unterschiedlich dick ausgeführt. Die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe können dabei jeweils eine Dicke im Bereich eines unteren einstelligen Mikrometerwerts (pm) aufweisen. Des Weiteren kann die Bearbeitungsrichtung bei der Herstellung variiert werden, was zu einem besseren Wirkungsgrad beitragen kann. Die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe können außerdem aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe ist der Führungskanal ausgebildet, das Fluid mit einer im Wesentlichen laminaren Strömung zu einem Spritzloch zu führen. Insbesondere erhöht sich dabei der Staudruck im Fluid im Bereich des Spritzlochs. Diese Ausführung unterstützt durch eine geeignete Zuführung des Fluids eine gute Zerstäubung des Fluids beim Durchströmen des Spritzlochs. Mittels eines erhöhten Staudrucks am Ende des Führungskanals kann eine Beschleunigung des Fluids beim Durchströmen des Spritzlochs erreicht werden. Insbesondere kann durch geeignete Führung eines laminaren Fluids auch eine insbesondere laminare Drallströmung mit entsprechender Beschleunigung des Fluids hergestellt werden.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe weist der Führungskanal im Bereich wenigstens einer Spritzlochbohrung eine Vertiefung auf, welche in der Spritzlochscheibe ausgebildet ist. Eine solche Vertiefung wird üblicherweise zum Ausbilden einer gewünschten Strömung des Fluids eingesetzt. Abhängig von der Ausbildung der Vertiefung kann diese beispielsweise zum Ausbilden einer Drallströmung im Fluid dienen. Insbesondere kann die in der Spritzlochscheibe ausgebildete Vertiefung eingeprägt oder mittels eines spanenden Verfahrens in dieser hergestellt bzw. aus dieser ausgeschnitten sein.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe ist die Spritzlochscheibe in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei die innere Spritzlochscheibe, welche der Fluidführungsscheibe zugewandt ist, die wenigstens eine Vertiefung aufweist. Ein wenigstens zweiteiliger Aufbau der Spritzlochscheibe ermöglicht eine flexiblere Gestaltung der Vertiefung, insbesondere bezüglich deren Geometrie, Anordnung und Herstellung. Die wenigstens zwei Teile der Spritzlochscheibe können die gleiche Dicke (= Materialstärke), oder auch unterschiedliche Dicken aufweisen. Ebenso können die Elemente der Spritzlochscheibe aus dem gleichen oder aus unterschiedlichen Werkstoffen hergestellt sein.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe weist die Spritzlochscheibe mehrere Spritzlöcher auf, wobei die Kanalgeometrie ausgebildet ist, Fluid mittels jeweils einem Führungskanal zu jeweils einem Spritzloch zu führen. Somit kann die Strömung des Fluids zu jedem Spritzloch individuell vorgesehen werden.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe sind bei mehreren Spritzlöchern diese zirkular um den Mittelpunkt der Kanalgeometrie angeordnet. Eine solche Anordnung ermöglicht eine individuelle und insbesondere auch gleiche Führung des Fluids zu jedem der Spritzlöcher. Insbesondere können mehrere Spritzlöcher gleichmäßig auf einem um den Mittelpunkt der Kanalgeometrie angeordneten Kreis verteilt sein, oder in einer vorbestimmten Anordnung, beispielsweise abhängig von der Geometrie und/ oder den Strömungsverhältnissen in dem Raum, in welchen das Fluid insbesondere zerstäubt eingebracht wird. Insbesondere ist auch die Zahl und der jeweilige Durchmesser und/ oder die Öffnungsgeometrie der Spritzlöcher insbesondere abhängig vom vorgesehenen Volumenstrom und den Zerstäubungseigenschaften des Fluids wählbar. Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe ist das wenigstens eine Spritzloch schiefwinklig oder im rechten Winkel zur Bodenfläche des Führungskanals ausgerichtet. Die Ausrichtung des wenigstens einen Spritzlochs zur Bodenfläche des Führungskanals kann insbesondere abhängig von der Geometrie und/ oder den Strömungsverhältnissen in dem Raum vorgesehen sein, in welchem das Fluid insbesondere zerstäubt eingebracht wird, und/ oder abhängig vom Zusammenwirken mit der Strömungsausbildung im Zuführkanal und/ oder abhängig von den sich aus der Spritzlochgeometrie resultierenden Zerstäubungseigenschaften der insbesondere hiermit verbundenen Spritzlochgeometrie. Insbesondere kann das wenigstens eine Spritzloch zylindrisch oder konisch sich verjüngend oder erweiternd, oder auch einen sich entlang der Durchtrittsrichtung des Fluids ändernden Querschnitt aufweisen.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe sind die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe fest miteinander verbunden. So ist die Zerstäuberscheibe als Ganzes analog zu einer einteiligen Zerstäuberscheibe handhabbar.
Bei einer Ausführungsform der Zerstäuberscheibe ist wenigstens ein am Umfang der Zerstäuberscheibe angeordnetes Verbindungselement vorgesehen, welches zum Verbinden der Zerstäuberscheibe mit einem Fluidventil dient. Das eine oder die mehreren Verbindungselement(e) ist/ sind dabei so ausgebildet, dass mittels dieser eine insbesondere formschlüssige Verbindung mit einem Fluidventil herstellbar ist.
In einem zweiten Aspekt wird zum Lösen der Aufgabe ein Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe zum Zerstäuben eines Fluids vorgeschlagen. Die Zerstäuberscheibe weist wenigstens eine Fluidführungsscheibe auf, in welcher eine Kanalgeometrie ausgebildet ist und wenigstens eine an der Fluidführungsscheibe angeordnete Spritzlochscheibe, welche wenigstens ein Spritzloch aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: a) Ausschneiden einer Fluidführungsscheibe mit einer darin angeordneten Kanalgeometrie und einer Umfangsgeometrie; b) Ausschneiden einer Spritzlochscheibe, mit wenigstens einem darin angeordneten Spritzloch und einer Umfangsgeometrie; c) Anordnen der Fluidführungsscheibe an der Spritzlochscheibe derart, dass die Spritzlochscheibe die Bodenfläche des wenigstens einen Führungskanals für das Fluid bildet; und d) Fügen der Fluidführungsscheibe mit der Spritzlochscheibe zum Ausbilden der Zerstäuberscheibe.
Die mit dem vorgeschlagen Verfahren hergestellte Zerstäuberscheibe weist wenigstens einen oder mehrere Vorteile und Eigenschaften der zuvor beschriebenen Zerstäuberscheibe auf. Folglich treffen die vorausgehend beschriebenen Vorteile und Eigenschaften analog auf eine entsprechend ausgebildete und mit dem vorgeschlagenen Herstellverfahren gefertigte Zerstäuberscheibe und umgekehrt treffen die im Folgenden beschriebenen Vorteile und Eigenschaften, welche sich aus dem Herstellverfahren ergeben, auch für die damit hergestellte Zerstäuberscheibe zu.
Vorteilhaft werden bei dem vorgeschlagenen Herstellverfahren durch das Ausschneiden der Kanalgeometrie anisotrope Stanzeinzüge insbesondere an den Wandungen des Führungskanals in der Fluidführungsscheibe verhindert. So kann ein exakt der geometrischen Auslegung entsprechender Führungskanal für das zu zerstäubende Fluid hergestellt werden. Durch die hiermit einhergehende erhöhte Genauigkeit kann die Durchströmung des wenigstens einen Strömungskanals exakter berechnet werden. Weiter vorteilhaft an dem vorgeschlagenen Herstellverfahren ist, dass keine ungewünschten Turbulenzen entlang von Stanzeinzügen auftreten und so der definierte Fließweg des Fluids eingehalten werden kann. Entsprechend kann durch die präzise herstellbare Kanalgeometrie der gewünschte Durchfluss von Fluid erreicht werden. Das vorgeschlagene Herstellverfahren für die Zerstäuberscheibe sieht eine wenigstens zweiteilig ausgeführte Zerstäuberscheibe vor. So kann die vorgesehene Kanalgeometrie in der Fluidführungsscheibe präzise ausgeschnitten werden, wodurch exakt verlaufende Schnittkanten herstellbar sind. Dadurch können durch Fertigung der Zerstäuberscheibe bedingte Einflüsse auf die Fluidströmung in den Führungskanälen weitgehend vermieden werden.
In einem ersten Schritt a) wird die Fluidführungsscheibe mit einer darin angeordneten Kanalgeometrie und einer Umfangsgeometrie ausgeschnitten. Hierzu kann jedes geeignete Schneidverfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Stanzverfahren, ein Laser- oder ein Wasserstrahlschneidverfahren.
In einem zweiten Schritt b) wird die Spritzlochscheibe mit wenigstens einem darin angeordneten Spritzloch und einer Umfangsgeometrie ausgeschnitten. Auch hierzu kann jedes geeignete Schneidverfahren eingesetzt werden, wie beispielsweise ein Stanzverfahren, ein Laser- oder ein Wasserstrahlschneidverfahren, wobei insbesondere die Spritzlöcher beispielsweise auch mit einem Mikrostanzverfahren herstellbar sind.
In einem weiteren Schritt c) wird die Fluidführungsscheibe so an der Spritzlochscheibe angeordnet, dass die Spritzlochscheibe die Bodenfläche des wenigstens einen Führungskanals für das Fluid bildet; und im Schritt d) wird die Fluidführungsscheibe mit der Spritzlochscheibe zum Ausbilden der Zerstäuberscheibe gefügt. Dabei können die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe fest miteinander verbunden werden, insbesondere indem eine form- und/ oder kraft- und/ oder stoffschlüssigen Verbindung zwischen den Scheiben hergestellt wird. Eine Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe, bei welcher die Spritzlochscheibe in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs zweiteilig ausgebildet ist, weist als weiteren Schritt den Schritt b1) auf, bei welchem die innere Spritzlochscheibe mit einer Umfangsgeometrie und mit wenigstens einer Ausnehmung an der Position des wenigstens einen Spritzlochs ausgeschnitten wird. Das Ausschneiden der Ausnehmung in einer hierfür vorgesehenen inneren Spritzlochscheibe ermöglicht ebenfalls das Herstellen einer sehr präzisen Kontur der Ausnehmung. Dadurch, dass die Ausnehmung eine größere Erstreckung aufweist, als das in der äußeren Spritzlochscheibe angeordnete Spritzloch, bildet die Ausnehmung nach dem Fügen der Zerstäuberscheibe eine Vertiefung des Führungskanals. Eine hiermit verbundene Strömungsänderung erfolgt abhängig von der Geometrie der Vertiefung, insbesondere zusammenwirkend mit der Geometrie des in der Fluidführungsscheibe ausgebildeten Führungskanals. Insbesondere kann eine wenigstens teilweise verrundet ausgebildete Vertiefung die Ausbildung einer Drallströmung im Fluid bewirken, um insbesondere eine gewünschte Zerstäubung des Fluids nach dem Austritt aus der Zerstäuberscheibe zu erreichen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe wird im Schritt b) oder im Schritt b1) in wenigstens einem das Spritzloch umgebenden Bereich in die Spritzlochscheibe eine Vertiefung eingeprägt. Eine solche eingeprägte Vertiefung des Führungskanals kann ebenfalls insbesondere zum Beeinflussen der Fluidströmung vor dem Durchtritt durch ein Spritzloch eingesetzt werden, um insbesondere eine erwünschte Zerstäubung des Fluids zu erreichen.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe wird insbesondere in den Schritten a) und/ oder b) am Umfang der Fluidführungsscheibe und/ oder am Umfang der Spritzlochscheibe wenigstens ein Fügeelement ausgebildet. Dabei wird am Umfang der Fluidführungsscheibe wenigstens em Fügeelement ausgebildet, welches zum Fügen der Fluidführungsscheibe mit der Spritzlochscheibe vorgesehen ist. In gleicher Weise kann am Umfang der Spritzlochscheibe auch wenigstens ein Fügeelement ausgebildet werden, welches zum Fügen der Spritzlochscheibe mit der Fluidführungsscheibe vorgesehen ist. Solche Fügeelemente sind insbesondere zum Herstellen einer Fügeverbindung ausgebildet, beispielsweise indem diese mit der Umfangskontur der anderen Scheibe eingreifen, wie dies insbesondere mit Klammem oder dergleichen vorgesehen sein kann. Ebenso können ein oder mehrere solche Fügelemente mit am jeweils anderen Scheibenelement der Zerstäuberscheibe angeordneten einen oder mehreren Fügeelementen eingreifen. Insbesondere ist mittels der Fügelemente am Umfang der Fluidführungsscheibe und/ oder der Spritzlochscheibe eine insbesondere Form- und/ oder kraftschlüssige Verbindung zwischen Spritzlochscheibe und Fluidführungsscheibe ausbildbar.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe wird ein an der Spritzlochscheibe angeordnetes Fügeelement als Lasche mit einer Aussparung ausgebildet und ein an der Fluidführungsscheibe angeordnete Fügeelement als Lasche, welche in der Aussparung der Lasche an der Spritzlochscheibe anordenbar ist. Entsprechend sind die Fluidführungsscheibe und die Spritzlochscheibe bei dieser Ausführung nach dem Anordnen der Fluidführungsscheibe an der Spritzlochscheibe im Schritt c) formschlüssig miteinander verbunden. Die an der Fluidführungsscheibe angeordnete Lasche ist dabei formschlüssig in der Aussparung der Lasche an der Spritzlochscheibe angeordnet.
Bei einer Ausführungsform des Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe wird im Schritt d) die Fluidführungsscheibe an der Spritzlochscheibe angeordnet und das wenigstens eine an der Fluidführungsscheibe und/ oder das wenigstens eine an der Spritzlochscheibe angeordnete Fügeelement wird bzw. werden verformt, insbesondere verstemmt, wodurch eine Verbindung zwischen der Fluidführungsscheibe und der Spritzlochscheibe hergestellt wird. Durch die Verformung des wenigstens einen Fügeelements werden Fluidführungsscheibe und Spritzlochscheibe fest miteinander verbunden. Insbesondere wird auf diese Weise eine form- und/ oder kraftschlüssige Verbindung zwischen den Elementen der Zerstäuberscheibe hergestellt. Das Fügelement kann dabei so ausgebildet sein, dass es ein Verbindungselement zum Verbinden der Zerstäuberscheibe mit einem Fluidventil ausbildet.
Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Zusammenhang mit den Figuren.
Es zeigen:
Fig. 1 : eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe in einer Sicht auf die Fluidführungsscheibe;
Fig. 2: eine dreidimensionale Ansicht der beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe in einer Sicht auf die Spritzlochscheibe;
Figs. 3a und 3b: jeweils eine Schnittdarstellung eines Details zweier weiterer beispielhafter erfindungsgemäßer Zerstäuberscheiben;
Fig. 4: eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens;
Fig. 5: eine weitere dreidimensionale Ansicht der beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe aus Fig. 1 nach dem Anordnen der Fluidführungsscheibe an der Spritzlochscheibe; und
Fig. 6: eine dreidimensionale Detailansicht der erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe aus Fig. 1 mit gefügten Fügeelementen.
Fig. 1 zeigt eine dreidimensionale Ansicht einer beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe 10 in einer Sicht auf die Fluidführungsscheibe 11. Neben der Fluidführungsscheibe 11 weist die Zerstäuberscheibe 10 eine Spritzlochscheibe 12 auf, welche in Fig. 1 unterhalb der Fluidführungsscheibe 11 angeordnet ist und vier gegenüber dem Zentrum Z der Zerstäuberscheibe 12 versetzte Spritzlöcher 15 aufweist. In der Fluidführungsscheibe 11 ist eine Kanalgeometrie 21 ausgeschnitten, welche die Seitenflächen 22 eines Führungskanals 25 für das Fluid ausbildet, und die Bodenfläche 24 des Führungskanals 25 von der Spritzlochscheibe 12 gebildet wird. Jeder Führungskanal 25 der beispielhaften Zerstäuberscheibe 10 ist ausgebildet, das Fluid mit einer im Wesentlichen laminaren Strömung zu einem Spritzloch 15 zu führen und ferner so ausgebildet, dass sich der Staudruck im Fluid im Bereich des Spritzlochs 15 erhöht. Die Fluidführungsscheibe 11 weist eine Umfangsgeometrie 17 und die Spritzlochscheibe 12 eine Umfangsgeometrie 18 auf, welche bei der beispielhaften Ausführungsform ebenfalls durch ein Schneidverfahren hergestellt sind.
Fig. 2 zeigt eine dreidimensionale Ansicht der beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe 10 in einer Sicht auf die Spritzlochscheibe 12. Wie in Fig. 2 erkennbar ist, sind die vier Spritzlöcher 15 der Zerstäuberscheibe 10 zirkular um das Zentrum Z der Zerstäuberscheibe 10 und damit in der beispielhaften Ausführung auch um den Mittelpunkt der Kanalgeometrie 21 angeordnet. Die Zerstäuberscheibe 10 weist darüber hinaus an ihrem Umfang angeordnete Verbindungselemente 30 auf, welche zum Verbinden der Zerstäuberscheibe 10 mit einem Fluidventil (nicht gezeigt) vorgesehen sind.
Fig. 3a zeigt eine Schnittdarstellung eines Details einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe 10, deren Spritzlochscheibe 12 in Durchgangsrichtung D des wenigstens einen Spritzlochs 15 zweiteilig ausgebildet ist. Die innere Spritzlochscheibe 12a, welche der Fluidführungsscheibe 11 zugewandt ist, weist eine Vertiefung 27 auf, welche den Führungskanal 25 im Bereich des Spritzlochs 15 in Durchgangsrichtung D erweitert. Das Spritzloch 15 ist bei der in Fig. 3a gezeigten Ausführung schiefwinklig zur Bodenfläche 24 des Führungskanals 25 ausgerichtet.
Fig. 3b zeigt eine Schnittdarstellung eines Details einer weiteren beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe 10, deren Spritzlochscheibe 12 in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs 15 einteilig ausgebildet ist. Bei dieser Ausführung weist die einteilige Spritzlochscheibe 12 in Durchgangsrichtung D eines Spritzlochs 15 eine Vertiefung 27 auf, welche den Führungskanal 25 im Bereich des Spritzlochs 15 erweitert. Wie bei der Ausführung in Fig. 3a ist das Spritzloch 15 bei der in Fig. 3b gezeigten Ausführung schiefwinklig zur Bodenfläche 24 des Führungskanals 25 ausgerichtet.
Fig. 4 zeigt eine schematische Darstellung eines Ablaufdiagramms des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe 10 zum Zerstäuben eines Fluids mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe 11 , in welcher eine Kanalgeometrie 21 ausgebildet ist und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe 11 angeordneten Spritzlochscheibe 12, welche wenigstens ein Spritzloch 15 aufweist.
Bei dem Verfahren wird in einem Schritt a) eine Fluidführungsscheibe 11 mit einer darin angeordneten Kanalgeometrie 21 und einer Umfangsgeometrie 17 ausgeschnitten und in einem zweiten Schritt b) wird eine Spritzlochscheibe 12, mit wenigstens einem darin angeordneten Spritzloch 15 und einer Umfangsgeometrie 18 ausgeschnitten. Zusätzlich kann im Schritt b) in die Spritzlochscheibe 12 in wenigstens einem ein Spritzloch 15 umgebenden Bereich eine Vertiefung 27 eingeprägt werden. Im Schritt c) wird die Fluidführungsscheibe 11 derart an der Spritzlochscheibe 12 angeordnet, dass die Spritzlochscheibe 12 die Bodenfläche 24 des wenigstens einen Führungskanals 25 für das Fluid bildet. Im einem weiteren Schritt d) wird die Fluidführungsscheibe 11 mit der Spritzlochscheibe 12 zum Ausbilden der Zerstäuberscheibe 10 gefügt. Bei einer alternativen Ausführungsform des Verfahrens, welches zur Herstellung einer Zerstäuberscheibe 10 dient, bei welcher die Spritzlochscheibe 12 in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs 15 zweiteilig ausgebildet ist, weist das Verfahren einen zusätzlichen Schritt b1) auf, bei welchem eine innere Spritzlochscheibe 12a mit einer Umfangsgeometrie 18 und mit wenigstens einer Ausnehmung 27 an der Position des wenigstens einen Spritzlochs 15 ausgeschnitten wird. Die Ausnehmung 27 weist dabei eine größere Erstreckung auf, als das in der äußeren Spritzlochscheibe 12b angeordnete Spritzloch 15. Alternativ kann die Schritt b1) in die Spritzlochscheibe 12a eingebrachte Vertiefung 27 in wenigstens einem ein Spritzloch 15 umgebenden Bereich eingeprägt werden.
Fig. 5 zeigt eine weitere dreidimensionale Ansicht der beispielhaften erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe 10 aus Fig. 1 nach dem Anordnen der Fluidführungsscheibe 11 an der Spritzlochscheibe 12. Sowohl am Umfang 17 der Fluidführungsscheibe 11 als auch am Umfang 18 der Spritzlochscheibe 12 sind jeweils 4 Fügeelemente 31 , 32 ausgebildet, welche zum Fügen von Fluidführungsscheibe 11 und Spritzlochscheibe 12 mit einer Abwinklung nach oben versehen sind. Die an der Spritzlochscheibe 12 angeordneten Fügeelemente 32 sind als Lasche mit einer Aussparung 33 (vgl. Fig. 6) ausgebildet und die an der Fluidführungsscheibe 11 angeordneten Fügeelemente 31 als Lasche, welche in Fig. 5 in der Aussparung 33 des Fügeelements 32 an der Spritzlochscheibe 12 angeordnet ist.
In Fig. 6 ist eine dreidimensionale Detailansicht der erfindungsgemäßen Zerstäuberscheibe aus Fig. 1 mit gefügten Fügeelementen 31 , 32 dargestellt. Die jeweils an der Fluidführungsscheibe 11 und an der Spritzlochscheibe 12 angeordneten Fügeelemente wurden gegenüber der Darstellung in Fig. 5 miteinander verformt bzw. verstemmt, wodurch eine Verbindung zwischen der Fluidführungsscheibe 11 und der Spritzlochscheibe 12 hergestellt wird. Die Fügelemente 31 und 32 bilden gemeinsam Verbindungselemente 30 aus, welche zum Verbinden der Zerstäuberscheibe 10 mit einem Fluidventil (nicht gezeigt) vorgesehen sind.

Claims

Patentansprüche Zerstäuberscheibe zum Zerstäuben eines Fluids mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe (11) und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe (11) angeordneten Spritzlochscheibe (12), welche wenigstens ein gegenüber dem Zentrum (Z) der Zerstäuberscheibe (10) versetztes Spritzloch (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der Fluidführungsscheibe (11) eine Kanalgeometrie (21) ausgeschnitten ist, welche die Seitenflächen (22) eines Führungskanals (25) für das Fluid ausbildet, und die Bodenfläche (24) des Führungskanals (25) von der Spritzlochscheibe (12) gebildet wird. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal (25) ausgebildet ist, das Fluid mit einer im Wesentlichen laminaren Strömung zu einem Spritzloch (15) zu führen. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Führungskanal (25) im Bereich wenigstens einer Spritzlochbohrung (15) eine Vertiefung (27) aufweist, welche in der Spritzlochscheibe (12) ausgebildet ist. Zerstäuberscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlochscheibe (12) in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs (15) zweiteilig ausgebildet ist, wobei die innere Spritzlochscheibe (12a), welche der Fluidführungsscheibe (11) zugewandt ist, die wenigstens eine Vertiefung (27) aufweist. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Spritzlochscheibe (12) mehrere Spritzlöcher (15) aufweist und die Kanalgeometrie (21) ausgebildet ist, Fluid mittels jeweils einem Führungskanal (25) zu jeweils einem Spritzloch (15) zu führen. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei mehreren Spritzlöchern (15) diese zirkular um den Mittelpunkt der Kanalgeometrie (21) angeordnet sind. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine Spritzloch (15) schiefwinklig oder im rechten Winkel zur Bodenfläche (24) des Führungskanals (25) ausgerichtet ist. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fluidführungsscheibe (11) und die Spritzlochscheibe (12) fest miteinander verbunden sind. Zerstäuberscheibe nach wenigstens einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch wenigstens ein am Umfang (17, 18) der Zerstäuberscheibe (10) angeordnetes Verbindungselement (30), welches zum Verbinden der Zerstäuberscheibe (10) mit einem Fluidventil vorgesehen ist.
Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10) zum Zerstäuben eines Fluids mit wenigstens einer Fluidführungsscheibe (11), in welcher eine Kanalgeometrie (21) ausgebildet ist und wenigstens einer an der Fluidführungsscheibe (11) angeordneten Spritzlochscheibe (12), welche wenigstens ein Spritzloch (15) aufweist, mit den Schritten: a) Ausschneiden einer Fluidführungsscheibe (11 ) mit einer darin angeordneten Kanalgeometrie (21) und einer Umfangsgeometrie
(17); b) Ausschneiden einer Spritzlochscheibe (12), mit wenigstens einem darin angeordneten Spritzloch (15) und einer Umfangsgeometrie
(18); c) Anordnen der Fluidführungsscheibe (11) an der Spritzlochscheibe (12) derart, dass die Spritzlochscheibe (12) die Bodenfläche (24) des wenigstens einen Führungskanals (25) für das Fluid bildet; und d) Fügen der Fluidführungsscheibe (11) mit der Spritzlochscheibe (12) zum Ausbilden der Zerstäuberscheibe (10). Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10) nach Anspruch 10, wobei die Spritzlochscheibe (11) in Durchgangsrichtung des wenigstens einen Spritzlochs (15) zweiteilig ausgebildet ist, gekennzeichnet durch den weiteren Schritt: b1) Ausschneiden der inneren Spritzlochscheibe (12a) mit einer Umfangsgeometrie und mit wenigstens einer Ausnehmung (27) an der Position des wenigstens einen Spritzlochs (15), welche eine größere Erstreckung aufweist, als das in der äußeren Spritzlochscheibe (12b) angeordnete Spritzloch (15). Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10) nach einem der Ansprüche 10 oder 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt b) oder im Schritt b1) in die Spritzlochscheibe (12) in wenigstens einem das Spritzloch (15) umgebenden Bereich eine Vertiefung (27) eingeprägt wird. Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe () nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang (17) der Fluidführungsscheibe (11) und/ oder am Umfang (18) der Spritzlochscheibe (12) wenigstens ein Fügeelement (31 , 32) ausgebildet wird. Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das wenigstens eine an der Spritzlochscheibe (12) angeordnetes Fügeelement (32) als Lasche mit einer Aussparung (33) ausgebildet wird und das wenigstens eine an der Fluidführungsscheibe (11) angeordnete Fügeelement (31) als Lasche, welche in der Aussparung (33) der Lasche an der Spritzlochscheibe (12) anordenbar ist. Verfahren zum Herstellen einer Zerstäuberscheibe (10) nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt d) die Fluidführungsscheibe (11) an der Spritzlochscheibe (12) angeordnet wird und dass das wenigstens eine an der Fluidführungsscheibe (11) und/ oder das wenigstens eine an der Spritzlochscheibe (12) angeordnete Fügeelement (32) verformt wird bzw. werden, wodurch eine Verbindung zwischen der Fluidführungsscheibe (11) und der Spritzlochscheibe (12) hergestellt wird.
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5899390A (en) * 1995-03-29 1999-05-04 Robert Bosch Gmbh Orifice plate, in particular for injection valves
EP1186774A2 (de) * 2000-09-06 2002-03-13 Visteon Global Technologies, Inc. Brennstoffeinspritzdüse
US20090200402A1 (en) * 2004-10-09 2009-08-13 Markus Gesk Fuel injector
EP3109554A1 (de) * 2015-06-22 2016-12-28 Doosan Heavy Industries & Construction Co. Ltd. Brennstoffzufuhrdüseneinheit mit dichtungsstruktur
DE102015225338A1 (de) 2015-12-15 2017-07-06 Robert Bosch Gmbh Spritzlochscheibe und Ventil
US20180320649A1 (en) * 2013-11-11 2018-11-08 Enplas Corporation Attachment structure of fuel injection device nozzle plate

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5899390A (en) * 1995-03-29 1999-05-04 Robert Bosch Gmbh Orifice plate, in particular for injection valves
EP1186774A2 (de) * 2000-09-06 2002-03-13 Visteon Global Technologies, Inc. Brennstoffeinspritzdüse
US20090200402A1 (en) * 2004-10-09 2009-08-13 Markus Gesk Fuel injector
US20180320649A1 (en) * 2013-11-11 2018-11-08 Enplas Corporation Attachment structure of fuel injection device nozzle plate
EP3109554A1 (de) * 2015-06-22 2016-12-28 Doosan Heavy Industries & Construction Co. Ltd. Brennstoffzufuhrdüseneinheit mit dichtungsstruktur
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