DE4213226C2 - Flachstrahldüse, insbesondere Hochdruckstrahldüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Flachstrahldüse, insbesondere ei­ ne Hochdruckstrahldüse nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1.

Eine Hochdruckstrahldüse dieser Art ist aus der DE-PS 34 14 880 A1 bekannt. Dort ist eine Flachstrahlsprühdüse zum Ver­ sprühen von Pflanzenschutzmitteln mit relativ niedrigem Sprühdruck beschrieben, die eine Sackbohrung als Zuführkanal besitzt. Spiegelsymmetrisch zu dieser Sackbohrung sind Ver­ tiefungen angeordnet, die aber nicht am geschlossenen Ende der Sackbohrung im Bereich einer sphärischen Wandung, sondern entweder nur im Abstand zu diesem Ende oder in der Form von seitlichen Nuten vorgesehen sind, die aber auch nicht bis zum geschlossenen Ende reichen. Die dort vorgesehenen Vertiefun­ gen münden nicht unmittelbar in die Austrittsöffnung ein. Die Form des Sprühstrahles kann durch diese Vertiefungen daher nicht oder nicht wesentlich beeinflußt werden.

Bekannt ist auch eine Hochdruckstrahldüse (DE 27 24 173 C2), bei der der Zuströmkanal als eine Sackbohrung ausgebildet ist, die unten in einem etwa paraboloidförmigen Wandungs­ bereich endet, von dem aus eine durch einen Stoßvorgang her­ gestellte ovale Düsenöffnung in eine Rille mündet, die außer­ halb des Gehäusekörpers vorgesehen ist und die Düsenöffnung schneidet. Die oval hergestellte Düsenöffnung soll dabei zusam­ men mit der Rille und einer zusätzlichen etwa kreisförmigen Ausnehmung zur Erzeugung des gewünschten Sprühstrahles beitra­ gen.

Bei Niederdruckstrahldüsen (US 38 58 812) ist es auch be­ kannt, den in die Düsenöffnung übergehenden Endbereich der Sackbohrung durch das Einfügen von Einlegescheiben an zwei der Düsenachse gegenüberliegenden Stellen zu verengen, um dadurch eine in üblicher Weise durch Bohren hergestellte Düsenöffnung, zumindest im Eintrittsbereich, nicht rotationssymmetrisch zu gestalten. Auch dadurch soll die Sprühstrahlform beeinflußt werden. Man hat dort auch eine Möglichkeit vorgesehen, mit ei­ nem Stemmwerkzeug an zwei gegenüberliegenden Seiten im über­ gangsbereich zwischen Sackbohrung und Düsenöffnung Kerben anzu­ bringen, durch die ein Teil der Wandung der Düsenbohrung nach innen gedrückt wird und so die Verengung der Düsenöffnung an zwei gegenüberliegenden Stellen bewirkt, um den Sprühstrahl zu beeinflussen. Diese Maßnahmen führen aber an den verengten Stellen zu einem erhöhten Verschleiß der Düse, insbesondere dann, wenn es sich um Hochdruckstrahldüsen handelt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Flachstrahldüse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß der-gewünschte Flachstrahl erzielt wird, ohne daß ovale Düsenöffnungen vorge­ sehen oder Verengungen am Eintritt in die Düsenöffnung angeord­ net werden müssen, die eine wirtschaftliche Herstellung verhin­ dern.

Zur Lösung dieser Aufgabe werden bei einer Flachstrahldüse der eingangs genannten Art die kennzeichnenden Merkmale des Patent­ anspruchs 1 vorgesehen.

Durch diese Ausgestaltung entstehen Leitöffnungen für die Zu­ strömung in die Düsenöffnung, die zwei gegeneinander gerichtete Teilstrahlen erzeugt, die im wesentlichen in der Ebene der Dü­ senachse aufeinanderprallen und zur Bildung des gewünschten Flachstrahles führen. Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ermög­ licht es dabei, je nach Ausgestaltung der Tiefe und/oder des Sektorenwinkels der Vertiefungen, die Teilströme besonders zu beeinflussen, um dadurch wiederum auch den sich bildenden Flachstrahl steuern zu können. Es hat sich dabei erwiesen, daß die Seitenwände, welche die Außenbegrenzung der sektorenartigen Vertiefungen bilden, entscheidend für die Bildung des resultie­ renden Flachstrahles sind. Die an diesen Seitenwänden erfolgen­ de Führung der Teilströme erlaubt es, diese in ihrer Breite weitgehend zu bestimmen und unerwünschte Verwirbelungen, die zu ungesteuerter Strahlbildung führen könnten, im Bereich der Düsenöffnung zu verhindern.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Flachstrahldüsen nach An­ spruch 1 ergibt sich durch die Merkmale der Unteransprüche. Die sphärische Ausgestaltung des Bodens und die Gestaltung der Sei­ tenwände, deren nach oben auslaufender Teil in eine parallel zur Düsenachse verlaufende Tangente mündet, trägt mit dazu bei, die gewünschte Teilstrahlbildung zu erhalten. Die identische Ausbildung der Vertiefungen ergibt spiegelsymmetrisch aufeinan­ dertreffende Teilstrahlen.

Die erfindungsgemäße Flachstrahldüse läßt sich auf verschiedene Weise herstellen. So kann die gesamte Düse beispielsweise durch Gießen oder Spritzgießen hergestellt werden. Es ist auch mög­ lich, die Ausnehmungen durch Erodieren oder durch Laserstrahl zu erzeugen. Besonders vorteilhaft ist es, diese Ausnehmungen durch Prägen herzustellen. Dadurch wird nämlich im Bereich des Überganges von der Sackbohrung zu der Düsenöffnung eine Materi­ alverdichtung erreicht, welche, insbesondere bei Hochdruck­ strahldüsen, mit dazu beiträgt, den Verschleiß der Düsen gering und damit deren Lebensdauer groß zu halten.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbei­ spiels dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer Flachstrahldüse gemäß der Erfindung.

Fig. 2 die vergrößerte Darstellung des Teilschnittes durch den Mündungsquerschnitt der Flachstrahldüse der Fig. 1, längs der Linie II-II geschnitten,

Fig. 3 die Ansicht des Innenbereiches der Düse der Fig. 2 in Richtung des Pfeiles III gesehen,

Fig. 4 die Stirnansicht eines zur Herstellung der in den Fig. 2 und 3 erkennbaren Vertiefungen dienenden Prägestem­ pels,

Fig. 5 die Ansicht des Endteiles des Prägestempels der Fig. 4 in Richtung des Pfeiles V der Fig. 4 gesehen,

Fig. 6 den Prägestempel der Fig. 4 in Richtung des Pfeiles VI gesehen,

Fig. 7 eine erste Variante des Prägestempels der Fig. 4 bis 6 in einer Seitendarstellung ähnlich Fig. 5, jedoch um 90° gedreht,

Fig. 8 die Darstellung des Prägestempels der Fig. 7 in Richtung des Pfeiles VIII gesehen,

Fig. 9 die Stirnansicht des Prägestempels der Fig. 7 und 8,

Fig. 10 eine zweite Variante des Prägestempels der Fig. 4 bis 6 in einer Darstellung gemäß Fig. 7,

Fig. 11 die Darstellung des Prägestempels der Fig. 10 in Richtung des Pfeiles XI gesehen,

Fig. 12 den Prägestempel der Fig. 10 und 11 in einer Stirnan­ sicht gemäß Fig. 9,

Fig. 13 eine weitere Variante des Prägestempels gemäß den Fig. 4 bis 6 in einer Darstellung gemäß Fig. 7,

Fig. 14 die Darstellung des Prägestempels der Fig. 13 in einer Ansicht in Richtung des Pfeiles XIV und

Fig. 15 die Stirnansicht des Prägestempels der Fig. 13 und 14.

In der Fig. 1 ist ein Gehäusekörper (1) für eine Flachstrahldüse gezeigt, die an einem Ende in an sich bekannter Weise mit einem Schraubgewinde (2) zum Anschluß an eine Zuführleitung versehen ist. Der Gehäusekörper (1) besitzt außerdem angrenzend an das Schraubgewinde einen Sechskant, der zum Einschrauben des Gehäusekörpers (1) dient. Auf der vom Gewinde (2) abgewandten Seite des Sechskantes ist die eigentliche Austrittsdüse (4) zu erkennen, durch die ein Flachstrahl (5) erzeugt werden kann, der in Fig. 1 angedeutet ist.

Auf dem Schnitt durch die Flachstrahldüse (1) nach Fig. 2 und auf der Innenansicht nach Fig. 3 ist innerhalb des Gehäusekör­ pers (1) eine in Fig. 2 nur noch teilweise zu erkennende Sack­ bohrung (6) vorgesehen, die als Zuführkanal für das zu versprü­ hende Medium dient und die rotationssymmetrisch zu der Düsen­ achse (7) ausgebildet ist. Die Sackbohrung (6) besitzt an ihrem geschlossenen Ende eine Wandung (8), die etwa Kugelform aufweist. Am Scheitelpunkt dieser Wandung (8) ist eine Düsenöffnung (9) mit einem Kreisquerschnitt vorgesehen, die in eine ebenfalls kreisförmige Vertiefung (10) an dem äußeren Stirnende (1a) des Düsenteiles (4) übergeht. Zwischen der kreisförmigen Düsenöff­ nung (9), die ebenso wie die Ausnehmung (10) rotationssymmetrisch zur Düsenachse (7) angeordnet ist,und der Wandung (8) der Sack­ bohrung (6) sind zwei Vertiefungen (11, 11′) in der Wandung (8) vorgesehen, die beide identisch zueinander ausgebildet, aber spiegelsymmetrisch zu der durch die Düsenachse (7) verlaufenden Ebene (12) ausgebildet sind. Die beiden Vertiefungen (11 und 11′) bilden eine libellenartige asymmetrische Ausbildung, die von der im übrigen rotationssymmetrisch zur Achse (7) vorgenom­ menen Ausgestaltung der Sackbohrung (8) und der Düsenöffnung (9) abweicht.

Jede dieser Vertiefungen (11) besteht aus einem Boden (13) in der Form eines Kreisringsegmentes und aus zwei jeweils an den Seiten dieses Bodens (13) vorgesehenen Seitenwänden (14), die in der Draufsicht nach Fig. 3 ein dreieckförmiges Aussehen ha­ ben. Diese Seitenwände (14) knicken von der Fläche des Bodens mit ihrer unteren Kante (15) ab und gehen in die Wandung (8) mit ihrer Oberkante (16) über. Diese Kanten sind der Deutlich­ keit halber in Fig. 3 nur an der unteren Ausnehmung (11′) mit Bezugszeichen versehen. Beide Ausnehmungen (11 und 11′) grenzen mit einem äußeren Kreisbogen (17) an die Wandung (8) an und verlaufen von dort aus schräg zur Düsenöffnung (9) hin. Der Verlauf dieses Kreisbogens (17) ist in Fig. 2 zu erkennen. Die unterschiedlichen Konturen kommen durch die Verschneidung der sphärischen Wandung (8) mit den Vertiefungen (11 und 11′) zu­ stande.

Beim Ausführungsbeispiel sind die beiden Vertiefungen (11 und 11′) in die Wandung (8) eingeprägt. Zu diesem Zweck ist ein Prägestempel (18) verwendet worden, der in den Fig. 4 bis 6 dargestellt ist.

Die Herstellung der im Ausführungsbeispiel gezeigten Flach­ strahldüse kann nun beispielsweise so erfolgen, daß der Gehäu­ sekörper (1) als ein übliches Drehteil ausgebildet ist, das zu­ nächst noch an der Stirnseite (1a) geschlossen und nur im Inne­ ren mit der Sackbohrung (6) versehen ist. In diese Sackbohrung (6) wird nun der Prägestempel nach den Fig. 4 bis 6 eingeführt, und zwar so, daß seine Längsachse (19) mit der Achse (7) der Sackbohrung (6) fluchtet. Durch Druck auf den Prägestempel (18) werden Vertiefungen (11 und 11′) am Grund der Sackbohrung (6) in den Wandungsbereich (8) hereingeprägt, wobei sich dabei eine Materialverdichtung im Bereich der Wandung (8) und im Bereich der Achse (7) des Gehäusekörpers (1) durch das beim Prägen ver­ drängte Material ergibt. Nach diesem Prägevorgang wird die Dü­ senöffnung (9) in üblicher Weise von außen her eingebohrt und anschließend die Vertiefung (10) eingedreht oder eingefräst, so daß die gesamte Flachstrahldüse fertiggestellt ist.

Der verwendete Prägestempel (18) besitzt an der Spitze eines zylindrischen Stempelteiles (24), wie den Fig. 4 bis 6 entnom­ men werden kann, die Form eines Prismas, dessen Querschnitt, wie in Fig. 4 angedeutet ist, durch das Abschneiden von zwei der Prismenachse (19) gegenüberliegenden Segmenten (20) eines Kreisquerschnittes mit einem ersten Radius (R) gebildet wird. Das in den Fig. 4 bis 6 gezeigte Prägeende (18a) des Prägestem­ pels (18) entsteht durch die Verschneidung von zwei Endflächen, von denen die erste durch Abrunden der gestrichelt angedeuteten Stirnkanten (18′) des zunächst zylindrischen Stempels - die Seitenflächen (22) werden erst anschließend hergestellt - mit dem Radius (r₁) entsteht. Die zweite Endfläche ist eine Zylin­ derfläche (21) , die symmetrisch zu einer durch die Prägestem­ pelachse (19) und parallel zu den Seitenflächen (22) des Präge­ stempels (18) verlaufenden Ebene angeordnet ist. Der Radius (r₂) der Zylinderfläche (21) entspricht dabei dem halben Abstand (a) der beiden Seitenflächen (22). Durch diese Ausgestaltung des Endes des Prägestempels, dessen abgerundete Seiten (23) die kreisförmigen Abschlußkanten (17) der Ausnehmungen (11 und 11′) beim Prägevorgang bilden, entsteht die vorher geschilderte li­ bellenförmige Ausbildung der Vertiefungen in der Wandung (8).

Es wird aufgrund des geschilderten Herstellvorganges klar, daß der Boden (13) der Vertiefungen (11 und 11′) ebenfalls sphä­ risch ist und im wesentlichen der Krümmung der Wandung (23) mit dem Radius (R) entspricht. Auch die Seitenwandungen (14) sind nicht eben ausgebildet. Ihre Krümmung aber ergibt sich aus der Verschneidung der Zylinderfläche (21) mit der sphärischen Flä­ che der Wandung (8).

Natürlich ist es auch möglich, den Einprägungen (11 und 11′) eine andere Form zu geben. Dies ist z. B. durch Verwendung von abgewandelten Prägestempeln nach den Fig. 7 bis 15 möglich. Die Fig. 7 bis 9 zeigen dabei in schematischer Darstellung einen Prägestempel (180) , bei dem an der Spitze des zylindri­ schen Stempelteiles (24) und anschließend an den konischen Be­ reich (24a) eine Stempelspitze mit etwa der gleichen Ausbildung wie jene des Prägestempels (18) der Fig. 4 bis 6 vorgesehen ist. Unterschiedlich ist nur, daß die (Fig. 5) beim Prägestem­ pel (18) der Fig. 4 bis 6 vorgesehene Abrundung der Stirnkanten (18′) nicht mit einem Radius (r₁) erfolgt ist, sondern daß die­ se Stirnkanten durch schräg zur Achse (19) verlau­ fende ebene Flächen (25) abgeschrägt sind. Die Seitenflächen (220) entsprechen dabei jenen des Stempels der Fig. 4 bis 6.

In den Fig. 10 bis 12 ist eine Abwandlung des Stempels der Fig. 4 bis 6 insofern gezeigt, als hier die Abrundung der Stirnflä­ chen mit dem Radius (r₁) beibehalten ist, dagegen auf die Ab­ rundung mit dem Radius (r₂) verzichtet wurde. An die Stelle dieser abgerundeten Flächen treten wiederum ebene Flächen (26), die schräg zur Achse (19) verlaufen.

Der Prägestempel der Fig. 13 bis 15 schließlich stellt wiederum eine Variante der vorher gezeigten Prägestempelausführungen in­ sofern dar, als man hier die Stirnflächen weder mit einem Radius (r₁) noch mit einem Radius (r₂) abgerundet hat. An die Stelle dieser beiden Radien tritt nun eine Kombination der schrägen ebenen Flächen (25′ und 26′), die in der Form aber jenen der Fig. 7 bis 9 bzw. 10 bis 12 entsprechen. Natürlich kann die Neigung dieser Flächen (25, 26, 25′, 26′) zu der Achse (19) ebenfalls in gewissen Winkelbereichen variiert werden. Letzteres kann in Abstimmung mit der sphärischen Fläche (8) am Ende der Sackbohrung (6) der Flachstrahldüse erfolgen. Bei allen Ausführungsformen stellen sich gute Ergebnisse bei der Bildung von Flachstrahlen (5) ein.

Zur Erläuterung dieser Flachstrahlbildung darf anhand der Fig. 2 und 3 darauf hingewiesen werden, daß das in Richtung des Pfeiles 111 der Fig. 2 in der Sackbohrung (6) zuströmende Me­ dium im Bereich vor der Düsenöffnung (9) wegen der Ausbildung der Vertiefungen (11 und 11′) zu zwei Teilstrahlen geformt wird, die durch die Ausbildung der Vertiefungen und deren Leit­ wirkung auf das strömende Medium bedingt ist. Es bilden sich dadurch gegenüberliegende und aufeinander zugerichtete Teil­ strahlen des Mediums, die im Bereich der Düsenöffnung (9) in der Ebene (12) aufeinandertreffen und dadurch - wie an sich be­ kannt ist - zu der Bildung eines Flachstrahles (5) führen, des­ sen schmälere Ausdehnung parallel zu der Ebene (12) verläuft, in der die Teilstrahlen aufeinandertreffen. Es kommt dabei sehr darauf an, daß die Seitenwände (14) vorgesehen sind, weil diese die Bildung der Teilstrahlen und deren Seitenbegrenzung in de­ finierter Form erst ermöglichen. Die Ausnehmungen (11 und 11′), die in der Art von Schaufeln in der ansonsten sphärischen oder auch parabolischen Wandung (8) vertieft vorgesehen sind, sind daher entscheidend für die Form des entstehenden Flachstrahles (5).

Natürlich wäre es auch möglich, den gesamten Gehäusekörper (1) der Düse beispielsweise in einem Spritzgießverfahren aus Metall oder auch aus einem geeigneten Kunststoff herzustellen oder die Ausnehmungen (11 und 11′) durch Erodieren oder durch Laser­ strahlen spanlos aus dem Düsenmaterial herauszuformen. Die dann gegenüber geprägten Vertiefungen (11 und 11′) fehlende Mate­ rialverdichtung im Bereich der Düsenöffnung (9) führt aber ei­ nerseits zu einem erhöhten Verschleiß der Düsen, insbesondere wenn es sich um Hochdruckstrahldüsen handelt, zum anderen wäre der Herstellungsvorgang auch wesentlich aufwendigen als der an­ hand des Ausführungsbeispiels geschilderte Herstellungsvorgang.

Claims (3)

1. Flachstrahldüse, insbesondere Hochdruckstrahldüse mit einer zentralen Sackbohrung (6) in einem Gehäusekörper (1), die den Zuführkanal bildet und deren Wandung (8) am ge­ schlossenen Ende in eine Düsenöffnung (9) mit einem kleineren Durchmesser als dem der Sackbohrung (6) übergeht, wobei in der Wandung (8) zwei diametral gegenüberliegende Vertiefungen vorgesehen sind, die identisch ausgebildet, aber spiegel­ symmetrisch zu einer Ebene (12) angeordnet sind, in der die Düsenachse (7) liegt, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsen­ öffnung (9) kreisförmigen Querschnitt besitzt, daß die Wan­ dung (8) am geschlossenen Ende der Sackbohrung (6) in etwa Kugelform besitzt und die Vertiefungen (11, 11′) im kugelför­ migen Ende der Sackbohrung (6) ohne Abstand angrenzend an die Düsenöffnung (9) angeordnet sind und jeweils von einem Boden (13) nach oben abknickende Seitenwände (14) besitzen, die von dem Außenrand (17) der Vertiefungen (11, 11′) schräg nach innen in Richtung zur Achse (7) der Düsenöffnung (9) hin ver­ laufen.

2. Flachstrahldüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Vertiefungen (11, 11′) einen sphärisch ge­ stalteten Boden (13) besitzen.

3. Flachstrahldüse nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (14) nicht eben ausgebildet sind.