DE19841401C2 - Zweistoff-Flachstrahldüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweistoff-Flachstrahldüse mit ei­ nem Gehäuse, einem Flachstrahlmundstück, einem vor diesem an­ geordneten Mischraum und mit Zuführkanälen für ein flüssiges und ein gasförmiges Medium zum Mischraum.

Zweistoff-Flachstrahldüsen dieser Art sind beispielsweise aus der DE 195 07 365 A1 bekannt. Das Flachstrahlmundstück ist dabei in ein Gehäuse eingeschraubt, in dem eine Mischkammer in Form eines Einsatzes angeordnet ist. In diese Mischkammer mündet ein Flüssigkeitsanschluß über eine koaxial angeordnete Öffnung, der wiederum mit einem seitlich dem Gehäuse zuge­ führten Flüssigkeitskanal in Verbindung steht. Das gasförmige Medium wird ebenfalls seitlich dem Gehäuse zugeführt. Der seitliche Gasanschluß mündet in einem außerhalb des Einsatzes verlaufenden Ringraum, der wiederum durch radial verlaufende Bohrungen mit der im Inneren des Einsatzes angeordneten Mischkammer verbunden ist. Die Vorvermischung von Flüssigkeit und gasförmigem Medium erfolgt daher durch den Impulsaus­ tausch zwischen den aufeinander treffenden Flüssigkeits- und Gasstrahlen. Es hat sich gezeigt, daß solche Flachstrahldüsen bei kleinen Durchsätzen nicht immer die erwünschte homogene Vermischung der beiden Stoffe ermöglichen.

Es ist auch bekannt (DE 31 31 070 C2), für eine Zweistoff- Flachstrahldüse die Luftzufuhr koaxial zu einem Düsengehäuse vorzunehmen und die Flüssigkeit quer zu diesem Luftstrom in eine Mischkammer einzuleiten. Dabei wird der Flüssigkeits­ strahl auf einen Pralltisch gelenkt, der etwa im Bereich des koaxial in die Mischkammer eingeleiteten Luftstromes liegt. Durch diese Ausgestaltung soll der Flüssigkeitsstrahl auf dem Pralltisch zerplatzen, so daß die durch das Aufplatzen ent­ standenen feineren Tröpfchen vom Luftstrom mitgerissen und dann in einem weiteren Bereich der Mischkammer vor der Flach­ strahldüse intensiv mit der Luft vermischt werden können.

Auch diese Flachstrahldüse ist von ihrem Funktionsprinzip her nicht dazu geeignet, kleine Mengen von Flüssigkeiten auszu­ bringen, und es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfin­ dung, eine Zweistoff-Flachstrahldüse vorzuschlagen, die ein­ fach im Aufbau und geeignet ist, auch sehr kleine Mengen ei­ ner Flüssigkeit mit einem gasförmigen Medium homogen zu ver­ mischen und als Flachstrahl abzugeben.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Zweistoff- Flachstrahldüse der eingangs genannten Art vorgesehen, daß das Gehäuse in Strömungsrichtung vor dem Mischraum mit einer zylindrischen Kammer versehen ist, die über eine koaxiale Verbindungsbohrung klei­ neren Durchmessers in die Mischkammer übergeht, daß in die zylindrische Kammer ein Mehrkantprofil mit einer koaxialen Zuführbohrung für das flüssige Medium eingesetzt ist und daß die zwischen dem Mehrkantprofil und der zylindrischen Kammer verbleibenden Schlitze der koaxialen Zuführung des gasförmi­ gen Mediums dienen.

Durch diese Ausgestaltung kann das gasförmige Medium koaxial, aber schon gleichmäßig auf dem Umfang verteilt der koaxialen Verbindungsbohrung zur Mischkammer zugeführt werden, so daß eine sehr homogene Vermischung möglich ist.

In Weiterbildung der Erfindung kann das Mehrkantprofil auf der der Mischkammer zugewandten Seite mit einem rohrförmigen Ansatz versehen sein, der in die Verbindungsbohrung zur Mischkammer hereinragt. Diese Ausgestaltung ergibt an dieser Stelle eine Verengung der Verbindungsbohrung, die zur Erzie­ lung eines Ansaugeeffektes ausgenützt werden kann. Dies kann in vorteilhafter Ausgestaltung dadurch geschehen, daß der An­ satz in der Art einer Injektoranordnung über einen Teil der Länge der Verbindungsbohrung in diese hereinragt und einen Ringschlitz mit dieser bildet. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, die ohnehin schon verteilt auf dem Umfang durch die Schlitze an der Außenseite des Mehrkantprofiles zugeführ­ te gasförmige Phase kurz vor dem Eintritt in die Mischkammer anzusaugen, rings um die Zuführung der Flüssigkeit herum zu verteilen und in diesem teilweise vorgemischten Zustand in die Mischkammer zu führen, wo dann die gewünschte homogene Vermischung beider Phasen eintritt, ehe der Flachstrahlaus­ tritt erreicht wird.

In Weiterbildung der Erfindung kann der rohrförmige Ansatz von einem konisch sich zu ihm verjüngenden Endteil des Mehr­ kantprofiles abragen, der mit der zylindrischen Kammer eine vor dem Ringschlitz liegende Ringkammer vor der Verbindungs­ bohrung bildet. Durch diese Ausgestaltung wird vor der Vermi­ schungsstelle zwischen gasförmigem Medium und flüssigem Medi­ um ein Beruhigungsraum für die Zufuhr der gasförmigen Phase gebildet, wobei es auch noch vorteilhaft sein kann, die zy­ lindrische Kammer am Eintritt in die Verbindungsbohrung zur Mischkammer ebenfalls sich konisch zur Verbindungsbohrung verjüngend auszubilden. Dadurch entsteht eine Strömungsfüh­ rung in der Beruhigungskammer für das gasförmige Medium zu dem Ringschlitz hin, was ebenfalls die gleichmäßige Vertei­ lung des gasförmigen Mediums im Bereich der Verbindungsboh­ rung fördert.

In Weiterbildung der Erfindung kann die Mischkammer ein ko­ nisch sich zur Flachstrahldüse hin verjüngender Raum sein, der durch eine entsprechende Ausbildung am Ende einer Sack­ bohrung im Gehäuse und durch eine in die Sackbohrung einge­ setzte, die zylindrische Kammer enthaltende Hülse mit einer senkrecht zu ihrer Achse verlaufenden Stirnseite gebildet sein kann. Diese Ausgestaltung, die von der Verbindungsboh­ rung aus zunächst zu einer Erweiterung des Strömungsquer­ schnittes führt, ehe der Zugang zum schlitzförmigen Austritt der Flachstrahldüse erreicht wird, trägt ebenfalls mit zur homogenen Vermischung bei.

In einfacher Ausgestaltung kann die Hülse an ihrem von der Mischkammer abgewandten Ende mit einem Außengewinde für einen Anschlußkopf versehen sein und dieser kann in vorteilhafter Weise einen Anschluß für das gasförmige Medium und für das flüssige Medium aufweisen, wobei der Anschluß für das flüssi­ ge Medium durch ein koaxial zu der Achse der Hülse und des Gehäuses durch den Anschlußkopf verlaufendes Rohr gebildet ist, das in einem Innengewinde der Hülse verschraubbar sein kann.

In Weiterbildung der Erfindung kann schließlich die Flach­ strahldüse selbst einstückig am Gehäuse ausgebildet sein, so daß zum einen eine Zweistoff-Flachstrahldüse gebildet ist, die auch bei kleinen Flüssigkeitsmengen eine homogene Vermi­ schung gewährleistet, zum anderen aber auch eine Flachstrahl­ düse, deren Aufbau äußerst einfach ist, weil im wesentlichen nur konzentrisch ineinander angeordnete Bauteile vorgesehen sind.

Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäß ausgebilde­ ten Zweistoff-Flachstrahldüse,

Fig. 2 den Schnitt durch die Flachstrahldüse der Fig. 1 längs der Linie II-II,

Fig. 3 die Draufsicht auf die Flachstrahldüse der Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III, und

Fig. 4 die Darstellung einer zweiten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Zweistoff-Flachstrahldüse mit der strichpunktierten Darstellung eines Anschlußkopfes für die Zuführung eines flüssigen und eines gasförmi­ gen Mediums.

Die Fig. 1 zeigt, daß das Gehäuse 1 einer Zweistoff- Flachstrahldüse aus einem im wesentlichen zylindrischen Kör­ per mit einem am unteren Ende abgesetzten Ansatz 2 von nicht zylindrischer Form besteht, der mit zwei an ihrer Innenseite mit schrägen Wänden 3 versehen Ausnehmungen 4 und mit einem an der Spitze des durch die Wände 3 gebildeten keilartigen Körpers vorgesehenen Schlitz 5 für den Austritt des im Inne­ ren des Gehäuses 1 gebildeten Gemisches aus einem flüssigen und einem gasförmigen Medium versehen ist.

Die Fig. 2 läßt dabei erkennen, daß in das Gehäuse 1 eine Hülse 6 eingesetzt ist, die an ihrem oberen, aus dem Gehäuse 1 herausragenden Ende mit einem Außengewinde 7 versehen ist, auf das ein - anhand von Fig. 4 gezeigter - Anschlußkopf für die Zuführung des gasförmigen und des flüssigen Mediums auf­ geschraubt werden kann. Die Hülse 6 ist außen zylindrisch ausgebildet und in eine ihren Abmessungen entsprechende zy­ lindrische Bohrung 8 im Gehäuse 1 eingesetzt, beispielsweise eingepreßt.

Die Hülse 6 besitzt an ihrem unteren Ende eine senkrecht zu der gemeinsamen Achse 9 von Hülse 6 und Gehäuse 1 verlaufende Stirnwand 10, die den oberen Abschluß einer innerhalb des Ge­ häuses 1 vorgesehenen konischen Mischkammer 11 bildet. Diese Mischkammer 11 wird durch die Stirnwand 10 der Hülse 6 und durch konisch nach unten in der Sackbohrung 8 des Gehäuses 1 verlaufende Seitenwände 12 gebildet, die in eine zylindrische Öffnung 13 münden, die sich in den Ansatz 2 des Gehäuses 1 nach unten erstreckt, dort in einem abgerundeten Boden 14 en­ det und von dem Schlitz 5 geschnitten wird.

Die Hülse 6 ist innen mit einer zylindrischen Kammer 15 in der Form einer Sackbohrung versehen, die unten in eine zylin­ drische Verbindungsbohrung 16 zur Mischkammer 11 übergeht, und dabei an ihrem unteren Ende sich konisch von dem Durch­ messer der Kammer 15 auf den Durchmesser der Verbindungsboh­ rung 16 verjüngt.

In die zylindrische Kammer 15 ist ein Mehrkantprofil 17, beim Ausführungsbeispiel ein Sechskantprofil, eingesetzt, bei­ spielweise eingepreßt, das mit einer zylindrischen Bohrung 18 versehen ist, die nach unten in eine Bohrung 19 kleineren Durchmesser übergeht. Diese Bohrung 19 ist innerhalb eines rohrförmigen Ansatzes 20 vorgesehen, der von einem sich zu ihm hin konisch verjüngenden Endteil 21 abragt. Der Ansatz 20 ist dabei so lange ausgebildet, daß er zum Teil in die Ver­ bindungsbohrung 16 zur Mischkammer 11 hereinragt und mit die­ ser Verbindungsbohrung auf einem Teil der Länge dieser Ver­ bindungsbohrung einen ringförmigen Schlitz 22 bildet. Bei ei­ nem Ausführungsbeispiel kann vorgesehen werden, daß der rohr­ förmige Ansatz 20 einen Durchmesser von 1,5 mm aufweist und in eine Verbindungsbohrung 16 mit einem Durchmesser von 2,1 mm hereinragt. Es ergibt sich daher ein schmaler Ringschlitz mit einer Breite von 0,3 mm.

Die Fig. 2 läßt auch deutlich werden, daß die Länge des Mehr­ kantprofiles 17 kürzer als die Länge der zylindrischen Kammer 15 ist, so daß im Bereich des rohrförmigen Ansatzes 20 um diesen herum eine Ringkammer 23 gebildet ist, die jeweils von konisch sich zu der Verbindungsbohrung 16 hin verjüngenden Wänden begrenzt ist.

Aus den Fig. 2 und 3 ergibt sich schließlich, daß zwischen dem in die zylindrische Kammer 15 eingesetzten Mehrkantprofil 17 und der zylindrischen Kammer sechs gleichmäßig am Umfang verteilt angeordnete Schlitze 24 entstehen, die zur Zuführung des gasförmigen Mediums dienen. Durch die Bohrung 18 in der Mitte des Mehrkantprofiles 17 wird das flüssige Medium zuge­ führt.

Wie aus den Fig. 2 und 3 ohne weiteres deutlich wird, wird durch diese Ausgestaltung das gasförmige Medium, das in Rich­ tung der Pfeile 25 zugeführt wird, gleichmäßig am Umfang des Mehrkantprofiles 17 verteilt der Ringkammer 23 zugeführt, die eine Art Beruhigungsraum für das gasförmige Medium bildet. Das gasförmige Medium wird dann durch das im Sinn des Pfeiles 26 zugeführte flüssige Medium, das durch die Bohrung 19 des rohrförmigen Ansatzes 20 in die Verbindungsbohrung 16 aus­ tritt, in der Art eines Injektors durch den Ringschlitz 22 in die Verbindungsbohrung hereingesaugt und vermischt sich dort mit dem flüssigen Medium, wie das mit den strichpunktierten Linien schematisch angedeutet ist. Durch die Erweiterung der Mischkammer gegenüber dem Durchmesser der Verbindungsbohrung 16 tritt eine Verzögerung der Strömung verbunden mit einer Verwirbelung und einer erneuten intensiven Vermischung ein, so daß eine homogene Mischung zwischen gasförmigem und flüs­ sigem Medium in die Austrittsöffnung 13 und von da durch den Schlitz 5 als Flachstrahl nach außen tritt.

Wie die Fig. 2 ferner zeigt, ragt der rohrförmige Ansatz 20 etwa zu einem Drittel der Länge der Verbindungsbohrung 16 in diese herein. Es ist je nach den zu vermischenden Medien mög­ lich, die Abmessungen des Ansatzes 20 in Bezug auf dessen Länge und damit auch in Bezug auf die Länge zu ändern, die in die Verbindungsbohrung 16 hereinragt. Natürlich ist es auch möglich, das Durchmesserverhältnis zwischen Ansatz 20 und Verbindungsbohrung 16 abzuändern. In jedem Fall bleibt der Aufbau der in den Fig. 1 bis 3 gezeigten Zweistoff-Flach­ strahldüse wegen der Verwendung von konzentrisch ineinander angeordneten Teilen äußerst einfach. Für das Mehrkantprofil 17 kann ein handelsübliches Mehrkantprofil verwendet werden, das entsprechend abgedreht und gebohrt wird.

Die Fig. 4 zeigt eine Abwandlung einer Zweistoff- Flachstrahldüse, die im Prinzip aber ebenso aufgebaut ist, wie jene der Fig. 1 bis 3. Alle gleichen Teile sind dabei auch mit der gleichen Bezugsziffer versehen worden. Unter­ schiedlich ist, daß hier die in das Gehäuse 1 eingesetzte Hülse 6 axial durch einen eingesetzten Stift 27 gesichert ist und daß die Längenabmessung des Ansatzes 20' sowie jene des Mehrkantprofiles 17 im Vergleich zur zylindrischen Kammer 15 anders als beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 bis 3 gewählt sind.

Die Fig. 4 läßt erkennen, daß ein Anschlußkopf 28 auf das Au­ ßengewinde 7 der Hülse 6 aufgeschraubt ist, der einen Zuführ­ raum 29 für das gasförmige Medium besitzt, der durch eine quer verlaufende Bohrung 30 eines Anschlußstutzens 31 mit dem gasförmigen Medium versorgt wird, das dann in die Schlitze 24 eintreten kann. Koaxial zur Achse 9 verläuft innerhalb der Zuführkammer 29 ein Rohr 32, das in ein Innengewinde 33 des Mehrkantprofiles 17 eingeschraubt ist. Durch dieses Rohr wird im Sinn des Pfeiles 26 das flüssige Medium zugeführt, während das gasförmige Medium durch den Anschlußstutzen 31 im Sinn des Pfeiles 25 zugeführt wird.

Der Zuführdruck des flüssigen Mediums und des gasförmigen Me­ diums kann einstellbar sein, wobei dann, wenn das gasförmige Medium ausschließlich oder vorwiegend durch Injektorwirkung angesaugt werden soll, der Druck des flüssigen Mediums deut­ lich höher als jener des gasförmigen Mediums gewählt wird.

Die neue Zweistoff-Flachstrahldüse ist daher vielseitig ein­ setzbar. Ihr Aufbau ist denkbar einfach.

Claims (10)

1. Zweistoff-Flachstrahldüse mit einem Gehäuse (1), ei­ nem Flachstrahlmundstück, einem vor diesem angeordneten Mischraum (11) und mit Zuführkanälen (24, 18) für ein flüssi­ ges und ein gasförmiges Medium zum Mischraum, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) in Strömungsrichtung vor dem Mischraum (11) mit einer zylindri­ schen Kammer (15) versehen ist, die über eine koaxiale Ver­ bindungsbohrung (16) kleineren Durchmessers in den Mischraum (11) übergeht, daß in die zylindrische Kammer (15) ein Mehr­ kantprofil (17) mit einer koaxialen Zuführbohrung (18) für das flüssige Medium eingesetzt ist und daß die zwischen dem Mehrkantprofil (17) und der zylindrischen Kammer (15) ver­ bleibenden Schlitze (24) der koaxialen Zuführung des gasför­ migen Mediums dienen.

2. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mehrkantprofil (17) auf der dem Mischraum (11) zugewandten Seite mit einem rohrförmigen An­ satz (20) versehen ist, der in die Verbindungsbohrung (16) zum Mischraum (11) hereinragt.

3. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ansatz (20) in der Art einer Injekto­ ranordnung über einen Teil der Länge der Verbindungsbohrung (16) in diese hereinragt und einen Ringschlitz (22) mit die­ ser bildet.

4. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Ansatz (20) von einem ko­ nisch sich zu ihm verjüngenden Endteil (21) des Mehrkantpro­ files (17) abragt, der mit der zylindrischen Kammer (15) eine vor dem Ringschlitz (22) liegende Ringkammer (23) bildet.

5. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Kammer (15) sich zu der Verbindungsbohrung (16) hin konisch verjüngt.

6. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischraum (11) ein sich konisch zur Flachstrahldüse (2, 5) hin verjüngender Raum ist, der durch eine entsprechende Ausbildung am Ende einer Bohrung (8) im Gehäuse (1) und durch eine in diese als Sackbohrung ausge­ führte Bohrung (8) eingesetzte, die zylindrische Kammer (15) enthaltende Hülse (6) mit einer senkrecht zu ihrer Achse (9) verlaufende Stirnseite (10) gebildet ist.

7. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (6) an ihrem vom Mischraum (11) abgewandten Ende mit einem Außengewinde (7) für einen An­ schlußkopf (28) versehen ist.

8. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußkopf (28) einen Anschluß (31) für das gasförmige Medium und einen Anschluß (32) für das flüssige Medium aufweist.

9. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschluß für das flüssige Medium durch ein koaxial zu der Achse (9) der Hülse (6) durch den Anschlußkopf (28) verlaufendes Rohr (32) gebildet ist, das in einem Innengewinde (33) des Mehrkantprofiles (17) verschraub­ bar ist.

10. Zweistoff-Flachstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachstrahldüse (13, 5) einstückig am Gehäuse (1) ausgebildet ist.