DE3943462A1 - Hochdruck spritzduese - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Hochdruck-Spritzdüse zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken mittels eines Flüssigkeits- Spritzstrahls, mit einem einen Düseneinsatz und einen Zulauf­ kanal aufweisenden Düsengehäuse, wobei der Zulaufkanal mit einer Druckkammer im Düsengehäuse verbunden ist, von der aus sich ein ringförmiger Düsenkanal nach außen hin zu einer ringförmig ausgebildeten Düsenöffnung erstreckt, und wobei der Düsenkanal zwischen einer Austrittsöffnung an der spritzseitigen Stirnseite des Düsengehäuses und einem Düsenelement am Endbereich des Düseneinsatzes gebildet wird.

Derartige Spritzdüsen sind für vielerlei industrielle An­ wendungen bekannt, so z. B. zum Beschichten, zum Versprühen von Flüssigkeiten zu Reinigungs- oder Desinfektionszwecken od.dgl. Derartige Spritzdüsen sind beispielsweise in der US-PS 34 62 085, in der US-PS 30 45 926 oder in der US-PS 9 84 082 beschrieben. Um einen allseitig austretenden, konus­ artigen Spritzstrahl zu erzielen, weisen die bekannten Spritzdüsen eine ringförmige Austrittsdüse auf.

Für Reinigungszwecke und insbesondere zum Entgraten sind einerseits sehr hohe Spritzdrücke von bis zu mehreren ein­ hundert Bar erforderlich, andererseits muß die Düse in sehr feine Öffnungen des zu reinigenden oder zu entgratenden Geräts eingeführt werden können, das heißt, sie muß im Einzelfalle so klein gebaut werden können, daß ihr Außen­ durchmesser nur wenige Millimeter beträgt. Bei den bekannten Spritzdüsen wird ein mit einem Düsenelement versehener Düseneinsatz spritzseitig in ein Düsengehäuse eingeschraubt, das wiederum als Ganzes mit einer Zuleitung verschraubt wird. Durch das einschraubbare Düsenelement kann dieses nicht sehr klein dimensioniert werden, da ein entsprechend klein dimensioniertes Gewinde den hohen Drücken beim Ent­ graten nicht standhalten würde. Darüber hinaus kann das Gehäuse immer nur zusammen mit dem Düseneinsatz von der Zuleitung abgenommen werden, so daß ein schneller Austausch lediglich des Gehäuses nicht möglich ist.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht daher darin, eine Hochdruck-Spritzdüse der eingangs genannten Gattung so auszubilden, daß bei einfacher und wartungsfreundlicher Konstruktion trotz hoher Drücke auch sehr kleine Düsen­ elemente realisierbar sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Düseneinsatz in das Düsengehäuse zulaufkanalseitig einsetzbar ausgebildet ist und daß der Innendurchmesser der engsten Stelle der sich nach außen erweiternden Austritts­ öffnung gerade noch einen Durchlaß für den sich konisch erweiternden Bereich des Düsenelements bietet.

Hierdurch wird es bei sehr einfachem Aufbau möglich, den Düseneinsatz zusammen mit dem Düsenelement zulaufseitig einzusetzen, so daß insbesondere das Düsengehäuse abgenommen werden kann, ohne daß der Düseneinsatz vom Zulaufelement abgetrennt werden muß. Das Düsenelement kann trotz hoher zu erwartender Drücke praktisch beliebig klein ausgebildet werden. Ebenfalls erlaubt eine derartige Konstruktion die Verwendung relativ dünnwandiger Rohre.

Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Anspruch 1 angegebenen Hochdruck-Spritzdüse möglich.

Durch das zulaufseitige Einschieben des Düseneinsatzes kann das Düsenelement in besonders vorteilhafter Weise einstückig mit dem Düseneinsatz verbunden sein. Hierdurch kann es besonders klein gestaltet werden.

Eine gute Zentrierung der Bauteile ineinander wird dadurch erreicht, daß der Düseneinsatz an seinem zulaufkanalseitigen Ende mit einem Halteschraubbereich versehen ist und im mittleren bis gegenüberliegenden Bereich einen an einer Innenbohrung des Düsengehäuses im eingesetzten Zustand anliegenden Zentrierbereich aufweist, wobei sich der Zulauf­ kanal durch den Zentrierbereich hindurcherstreckt.

Ein Herausfließen oder -tropfen von Flüssigkeit aus den Düsenkanälen außerhalb des Spritzbetriebs kann dadurch erreicht werden, daß die Druckkammer als Zylinderraum ausge­ bildet ist, dessen vom Düsenelement wegweisender Wandung als gegen die Kraft einer Feder verschiebbarer, mit dem Düsenelement verbundener Kolben ausgebildet ist, und daß das Düsenelement mit einer im drucklosen Zustand die Aus­ trittsöffnung durch die Kraft der Feder dichtend verschließen­ den Dichtfläche versehen ist. Sobald wieder eine Beauf­ schlagung mit Spritzdruck stattfindet, hebt sich die Dicht­ fläche gegen die Kraft der Feder von einer entsprechenden Gegendichtfläche ab, so daß der Spritzvorgang wieder statt­ finden kann. Die Dichtflächen sind dabei vorzugsweise als Kegelflächen ausgebildet.

Als Material für die Spritzdüsen wird vorzugsweise ein Edelstahl verwendet.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeich­ nung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Spritzdüse mit einem Düseneinsatz und einem einstückig daran angeordneten Düsenelement im Längsschnitt als erstes Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 eine Spritzdüse mit im drucklosen Zustand ver­ schlossenen Düsenkanälen im Längsschnitt als zweites Ausführungsbeispiel.

Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Spritzdüsen können sehr klein ausgebildet sein und nur wenige Millimeter Durch­ messer aufweisen. Sie werden auf ein nicht näher dargestell­ tes Spritzrohr aufgeschraubt oder aufgesteckt und können vorzugsweise rechnergesteuert in Öffnungen von zu reinigen­ den und zu entgratenden Werkstücken eingefahren werden. Als Spritzflüssigkeit wird Wasser oder eine Emulsion mit Wasser bei einem Druck bis zu 600 Bar oder noch höher ver­ wendet. Dies hängt natürlich nicht zuletzt vom Material des zu reinigenden Gegenstandes ab. Ist das Material härter als Aluminium, so können die Drücke noch höher liegen. Entsprechend liegen sie bei Kunststoffteilen wesentlich niedriger. Durch den Spritzstrahl in Form einer geschlosse­ nen Kegelmantelfläche wird jeder Punkt der zu reinigenden Fläche bzw. Öffnungen erreicht, und auch Gewindegänge können hierdurch sicher gereinigt bzw. entgratet werden.

Bei der in Fig. 1 als erstes Ausführungsbeispiel dargestell­ ten Spritzdüse ist in ein rohrförmiges Düsengehäuse 30 von der Zulaufseite her ein Düseneinsatz 31 mit einem ein­ stückig angeformten Düsenelement 32 eingesetzt bzw. ein­ geschraubt. Der zulaufseitige Endbereich des Düsengehäuses 30 ist im Durchmesser etwas erweitert und weist ein Innen­ gewinde 33 auf, das einen Gewindebereich 34 des Düsenein­ satzes 31 aufnimmt. Ab diesem Gewindebereich 34 in Richtung zur Austrittsseite ist der Düseneinsatz 31 im Durchmesser verkleinert und erweitert sich am gegenüberliegenden End­ bereich zu einem Zentrierbereich 35, der gleitend an der Innenwandung des Düsengehäuses 30 anliegt und gegen einen Anschlagabsatz 36 im Inneren des Düsengehäuses 30 schraub­ bar ist. Zur Bildung einer Austrittsöffnung weist der Innen­ raum des Düsengehäuses 30 dann zunächst eine konische Ver­ engung 37, dann einen kurzen zylindrischen Bereich mit kleinem Durchmesser und dann zur Stirnseite des Düsenelements 25 hin wieder eine sich erweiternde Konusfläche auf. Das austrittsseitige Ende des Düseneinsatzes 31 und der einge­ formte Düseneinsatz 31 sind entsprechend mit jeweils etwas geringerem Durchmesser ausgebildet. Eine konische Erweiterung 40 des Düsenelements 32, zwischen der und der Konusfläche 39 ein Düsenkanal 41 gebildet wird, geht in einen zylindri­ schen Bereich 4 zur Reduzierung des Außendurchmessers über. Der Außendurchmesser des zylindrischen Bereichs 42 ist so gewählt, daß er noch durch den zylindrischen Bereich 38 des Düsengehäuses 30 hindurchgeschoben werden kann.

Ein axialer Zulaufkanal 13 verläuft als Sackbohrung axial durch den Düseneinsatz 31 von dessen zulaufseitigem Ende aus bis zu einem sich dem Zentrierbereich 35 anschließen­ den zylindrischen Bereich 44, wobei eine Druckkammer 44 des Düseneinsatzes 31 und der gegenüberliegenden Innen­ wandung des Düsengehäuses 30 gebildet wird. Vier radiale Verbindungskanäle verbinden die Druckkammer 43 mit dem Zulaufkanal 13.

Der Gewindebereich 34 des Düseneinsatzes 31 ist mit einem rohrförmigen Anschlußelement 45 verbunden, wobei die Art der Verbindung nicht näher dargestellt ist. Es kann sich um eine einstückige, eine geschraubte oder eine andere bekannte Art der Verbindung handeln.

Bei diesem Ausführungsbeispiel kann auf den fest montierten Düseneinsatz 31 das Düsengehäuse 30 aufgeschoben und aufge­ schraubt werden. Es besteht die Möglichkeit, durch Zwischen­ scheiben am Anschlagabsatz 36 den Düsenkanal 41 zu verengen.

Das flüssige Spritzmedium fließt somit im Betrieb durch den Zulaufkanal 13, die radialen Verbindungskanäle 24, die Druckkammer 43 zum Düsenkanal 41 und tritt aus diesem als Spritzstrahl aus, der die Gestalt der Mantelfläche eines Kreiskegels aufweist.

Die als zweites Ausführungsbeispiel in Fig. 2 dargestellte Spritzdüse weist eine automatische Schließvorrichtung zum Verschließen der Düsenkanäle im drucklosen Zustand auf, um ein Nachtropfen von Flüssigkeit zu verhindern.

Ein rohrförmiges Düsengehäuse 80 weist einen zylindrischen Innenraum 81 auf, der den Druckraum bildet. In diesem Innen­ raum 81 ist ein Kolben 82 verschiebbar geführt und mittels einer in einer Nut 83 angeordneten Ringdichtung 84 gegen­ über dem Düsengehäuse 80 abgedichtet. Ein kolbenstangen­ ähnlicher, zur Einlaßseite hin weisenden Kolbenfortsatz 85 ist in einer entsprechenden Bohrung eines Verschlußteils 86 mittels einer in einer Nut 87 angeordneten Ringdichtung 88 dichtend geführt. Dieses Verschlußteil 86 ist am einlaß­ seitigen Endbereich in das Düsengehäuse 80 eingeschraubt, wobei ein umfangsseitiger Anschlagwulst 89 die Einschraub­ tiefe begrenzt. In einer zylindrischen, dem Kolben 82 zuge­ wandten Ausnehmung im Verschlußteil 86 ist eine Druckfeder 90 um den Kolbenfortsatz 85 herum angeordnet, die den Kolben 82 durch die Federkraft vom Verschlußteil 86 abhält. Auch das Verschlußteil 86 ist mittels einer umfangsseitigen, in einer Nut 91 angeordneten Ringdichtung 92 gegenüber dem Düsengehäuse 80 abgedichtet.

Das Verschlußteil 86 trägt umfangsseitig ein zum Einschrauben in das Düsengehäuse 80 dienendes Außengewinde 93 sowie einlaßseitig einen Innenschraubanschluß 94 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch hier kann prinzipiell eine andere Anschlußvorrichtung vorgesehen sein.

An der auslaßseitigen Stirnfläche des Kolbens 82 ist ein zylindrischer Bereich 95 angeordnet, an dessen Ende ein Düsenelement 96 einstückig angeformt ist. Der zylindrische Bereich 95 und das Düsenelement 96 entsprechen dabei im wesentlichen dem zylindrischen Bereich 44 und dem Düsen­ element 32 des ersten Ausführungsbeispiels. Auch hier ist dieser zylindrische Bereich 95 mit den radialen Ver­ bindungskanälen 24 versehen, die über den axialen Zulauf­ kanal 13, der sich durch den Kolben 82 und den Kolbenfort­ satz 85 hindurch erstreckt, mit dem Innenschraubanschluß 94 verbunden sind. In einer auslaßseitigen, zylindrischen Gewindeausnehmung 97 des Düsengehäuses 97 wird ein Düsen­ einsatzteil 98 mittels eines Gewinderings 99 gehalten. Dieser Gewindering 99 weist zum Anziehen und Lösen eine Schlüsselausnehmung 100 an seiner äußeren Stirnfläche auf. Das Düseneinsatzteil 98 ist ähnlich dem auslaßseitigen Endbereich des ersten Ausführungsbeispiels ausgebildet, das heißt einer konischen Verengung 101 schließt sich eine sich zum stirnseitigen Ende hin erweiternde Konusfläche 102 an. Die konische Verengung 101 bildet zusammen mit einer entsprechenden konusförmigen Dichtfläche 103 am zylin­ drischen Bereich 95 einen Dichtsitz, wobei die konusförmige Dichtfläche 103 durch die Kraft der Druckfeder 90 gegen die konische Verengung 101 gedrückt wird. Ein ringförmiger Düsenkanal 104 wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel zwischen dem sich konisch erweiternden Düsenelement 96 und der Konusfläche 102 gebildet, wobei sich diese Konus­ fläche 102 über den Gewindering 99 hin fortsetzt. Der Gewinde­ ring 99 und das Düseneinsatzteil 98 können selbstverständlich auch einstückig oder sogar zusammen einstückig mit dem Düsengehäuse 80 gemäß Fig. 1 ausgebildet sein.

Im drucklosen Zustand ist der Auslaß durch die konusförmige Dichtfläche 103 verschlossen. Bei einer Druckbeaufschlagung durch Spritzflüssigkeit wird der Kolben 82 gegen die Kraft der Druckfeder 90 zum als Anschlag dienenden Verschlußteil 86 zurückgeschoben, so daß sich der Durchlaß öffnet und ein Spritzstrahl gemäß Fig. 1 erzeugt wird.

Es ist selbstverständich möglich, die verschiedenen Einzel­ merkmale der beiden Ausführungsbeispiele auch in anderer Weise miteinander zu kombinieren. So kann bei jedem Aus­ führungsbeispiel der Öffnungswinkel des Spritzkegels bis zu 180° geöffnet werden. Beispielsweise beim zweiten Aus­ führungsbeispiel kann das Düsenelement 96 auch einschraub­ bar ausgebildet sein.

Claims (13)

1. Hochdruck-Spritzdüse zum Reinigen und/oder Entgraten von Werkstücken mittels eines Flüssigkeits-Spritzstrahls, mit einem einen Düseneinsatz und einen Zulaufkanal aufweisen­ den Düsengehäuse, wobei der Zulaufkanal mit einer Druckkammer im Düsengehäuse verbunden ist, von der aus sich ein ring­ förmiger Düsenkanal nach außen hin zu einer ringförmig ausgebildeten Düsenöffnung erstreckt, und wobei der Düsen­ kanal zwischen einer Austrittsöffnung an der spritzseitigen Stirnseite des Düsengehäuses und einem Düsenelement am Endbereich des Düseneinsatzes gebildet wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Düseneinsatz (31; 82, 95) in das Düsengehäuse (30; 80) zulaufkanalseitig einsetzbar ausgebildet ist, und daß der Innendurchmesser der engsten Stelle der sich nach außen erweiternden Austrittsöffnung gerade noch einen Durchlaß für den sich konisch erweiternden Bereich (40) des Düsenelements (32; 96) bietet.

2. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Düsenelement (32; 96) einstückig mit dem Düseneinsatz (31; 82, 95) verbunden ist.

3. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Düsenelement in den Düseneinsatz einschraub­ bar ausgebildet ist.

4. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Düsengehäuse (30; 80) im wesentlichen rohrförmig ausgebildet ist, daß die Austritts­ öffnung nach außen hin konisch erweitert ist und daß das Düsenelement (32; 96) eine entsprechend konisch ausgebildete Außenfläche aufweist.

5. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der vorhergehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der in das Düsengehäuse (30) zulaufkanalseitig einschraubbare Düseneinsatz (31) den Zulaufkanal (13) enthält und daß von dem axialen Zulauf­ kanal (31) aus wenigstens ein radialer Verbindungskanal (24) zu der Druckkammer (43) verläuft, die zwischen einem Bereich der Außenfläche des Düseneinsatzes (31) einerseits und der Innenfläche einer mit der Austrittsöffnung verbunde­ nen Gehäuseausnehmung andererseits gebildet wird.

6. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Düseneinsatz (31) an seinem zulaufkanal­ seitigen Ende mit einem Halteschraubbereich (34) versehen ist und im mittleren bis gegenüberliegenden Bereich einen an einer Innenbohrung des Düsengehäuses (30) im eingesetz­ ten Zustand anliegenden Zentrierbereich (35) aufweist, wobei sich der Zulaufkanal (13) bis an den Zentrierbereich (35) heran oder durch diesen hindurch erstreckt.

7. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckkammer (81) als Zylinderraum ausgebildet ist, deren vom Düsenelement (96) wegweisende Wandung durch einen gegen die Kraft einer Feder (90) verschiebbaren, mit dem Düsenelement (96) verbundenen Kolben (82) gebildet wird und daß das Düsenelement (96) mit einer im drucklosen Zustand die Austrittsöffnung durch die Kraft der Feder (90) dichtend verschließenden Dicht­ fläche (103) versehen ist.

8. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtfläche (103) als sich ins Gehäuse- Innere zu erweiternde Kegelfläche ausgebildet ist, wobei eine entsprechende Gegendichtfläche (101) vorgesehen ist.

9. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Austrittsöffnung und die Gegendichtfläche (101) an einem mit dem Düsengehäuse (80) verbindbaren Einsatz­ teil (98) angeordnet ist.

10. Hochdruck-Spritzdüse nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Einsatzteil (98) in dem Düsengehäuse (80) einschraubbar oder mittels eines Einschraubteils (99) fixierbar ausgebildet ist.

11. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Zulaufkanal (13) den Kolben (82) axial durchdringt und als Sackloch am Düsen­ element (96) mündet, von wo aus sich wenigstens ein radialer Verbindungskanal (24) zur Druckkammer (81) erstreckt.

12. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Kolben (82) gegen einen vorzugsweise verstellbaren Anschlag (86) bewegbar ist.

13. Hochdruck-Spritzdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Ausbildung aus Edel­ stahl.