DE19949236C2 - Zweistoff-Sprühdüse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zweistoff-Sprühdüse mit einem Gehäuse mit einem zentral angeordneten und mit einem ge­ schlossenen Ende versehenen Führungsrohr für ein flüssiges Medium und mit einem das Austrittsende des Führungsrohres unter Bildung eines Ringspaltes umgebenden Düsenmundstück für ein gasförmiges Medium, wobei gleichmäßig auf dem Um­ fang des Führungsrohres verteilte Austrittsöffnungen für das flüssige Medium von radial verlaufenden Bohrungen ge­ bildet und drallerzeugende Strömungskanäle für das gasför­ mige Medium stromaufwärts der Austrittsöffnungen vorgesehen sind.

Eine Zweistoff-Sprühdüse dieser Art ist aus der DE 36 09 350 A1 bekannt. Dort ist innerhalb eines Düsengehäuses ein Düsenkörper vorgesehen, der ein zentrales Führungsrohr für die Flüssigkeit bildet. In das Düsengehäuse ist von unten her eine Kappe eingeschraubt, die zusammen mit dem ge­ schlossenen Ende des Führungsrohres einen Ringspalt bildet, der durch Verdrehung der Kappe in seiner Breite einstellbar ist. Am Ende dieses Ringraumes befindet sich in der Kappe die Austrittsöffnung, während sich am Beginn des Ringrau­ mes, der etwa die Form eines Kegels aufweist, die Enden von Strömungskanälen befinden, die nach Art von Gewindegängen am Außenumfang des zylindrischen Teiles des Führungsrohres angebracht sind. Diese Kanäle stehen mit einer Kammer in Verbindung, die mit einem gasförmigen Medium unter Druck gespeist ist.

Kurz vor dem Ringraum münden radial von der Bohrung des Führungsrohres ausgehende Kanäle in die gewindeartig ange­ legten Strömungskanäle, und zwar genau an der Stelle, wo der zylindrische Teil endet. Die Flüssigkeit wird daher der durch die Kanäle mit einem Drall behafteten Luft noch vor dem Ringraum zugeführt und die Vermischung zwischen Luft und Flüssigkeit erfolgt in dem sich zum Austritt verengen­ den Ringraum. Es handelt sich daher dort um eine Zweistoff­ düse mit innerer Mischung. Sprühdüsen dieser Art werden zum Zerstäuben von hochviskosen Medien, insbesondere in der Le­ bensmittel- und chemischen Industrie für den Einsatz in Wirbelschichtsprühgranulatoren verwendet. Düsen dieser Art weisen bestimmte Luft/Medium-Kennlinien auf, die nicht für alle Einsatzzwecke geeignet sind.

Zweistoff-Sprühdüsen anderer Art sind aus der DE 25 35 585 A1 oder auch aus der DE 38 19 762 C2 bekannt. Bei die­ sen Bauarten, die insbesondere in der Papierindustrie zum Befeuchten von Papier eingesetzt werden, wird als flüssiges Medium Wasser und als gasförmiges Medium Luft verwendet. Das Führungsrohr für das Wasser durchsetzt im wesentlichen das gesamte Gehäuse und endet außerhalb des Bereiches des Austrittsendes für die Luft, die vor ihrem Austritt in ei­ ner Drallkammer zur Rotation gebracht wird. Dabei erzeugt der in Rotation versetzte äußere Teilstrom der Luft den Strahlwinkel, der andere geradeaus gerichtete Teilstrom der Luft dient dazu, den Hohlkegelcharakter des Sprühstrahls zu ändern.

Da das Wasser bei solchen Bauarten als Vollstrahl zentral austritt, hat sich gezeigt, dass solche Düsenbauarten bei steigender Wassermenge zu großen Tropfen im Kernbereich führen, weil die großen Tropfen in der Mitte zum Durchschlagen neigen. Dieser Effekt tritt auch dadurch auf, dass die auf den Wasserstrahl einwirkende Luft im wesentlichen achsparallel zu der Austrittsrichtung des Wasserstrahls zu­ gemischt wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, dass auch bei größer werdenden Flüssigkeitsmengen eine gleichmäßige Ver­ teilung der beiden Medien ineinander und eine Aufteilung auf kleine Wassertropfen erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Zweistoffsprühdüse der eingangs genannten Art vorgesehen, dass die Austritts­ öffnungen vollständig innerhalb des Ringspaltes münden und dass weitere Strömungskanäle in der Form von ebenwandigen Schlitzen vorgesehen sind, die zur Achse des Führungsrohres windschief geneigt sind und jeweils zwischen den Austritts­ öffnungen verlaufen, ihre größte Tiefe am Ende des Füh­ rungsrohres haben und stromauf keilförmig in einer Schneide auslaufen, die mit der zylindrischen Außenwand des Füh­ rungsrohres zusammenfällt. Durch diese Ausgestaltung wird eine Sprühdüse mit Außenmischung geschaffen, bei der andere Luft/Wasser-Kennlinien verwirklichbar sind als bei Düsen mit Innenmischung. Die Grobtropfenbildung im Sprühstrahlin­ neren wird außerdem vermieden, so dass eine Verfeinerung des Tropfenspektrums gegenüber sonst gleichen Volumenströ­ men erreicht wird.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann dem Ringspalt in an sich bekannter Weise eine Drallkammer für das gasför­ mige Medium vorgeschaltet sein, die sich zum Austritt ver­ engt. Diese Drallkammer kann in ihrem Eintrittsbereich mit einem Dralleinsatz versehen sein, der aus einer Ringplatte mit mehreren unter einem Winkel zur Achse der Sprühdüse verlaufenden Bohrungen versehen ist.

In weiterer Ausgestaltung kann diese Ringplatte auch als ein Flansch ausgebildet sein, der am Zuführrohr für das flüssige Medium außen angebracht ist und der beim Zusammenbau der Sprühdüse einen Anschlag für das Führungsrohr bil­ det, das bis zu einem dem Bereich der Drallkammer vorge­ schalteten Absatz in ein Düsenmundstück eingesetzt wird. Das Führungsrohr wird dann durch einen aufgeschraubten Ge­ häuseteil, der mit dem Anschluss für das gasförmige Medium versehen ist, gehalten, welches mit dem Düsenmundstück zum Gesamtgehäuse zusammengesetzt wird. Diese Ausgestaltung er­ laubt eine einfache Herstellung der wirkungsvollen Zwei­ stoff-Sprühdüse.

In besonders vorteilhafter Weise kann der Ringspalt in ei­ ner Abreißkante enden, die von einer Austrittsöffnung grö­ ßeren Durchmessers umgeben ist.

Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausfüh­ rungsbeispieles dargestellt und wird im folgenden beschrie­ ben. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise aufgeschnittene Seitenansicht ei­ ner Zweistoff-Sprühdüse nach der Erfindung,

Fig. 2 die ebenfalls teilweise aufgeschnittene Seitenan­ sicht eines in das Gehäuse der Sprühdüse der Fig. 1 eingesetzten Führungsrohres für ein flüssiges Medium,

Fig. 3 den Schnitt durch das Führungsrohr der Fig. 2 längs der Schnittlinie III-III,

Fig. 4 eine Seitenansicht eines Teiles des Führungsroh­ res nach Fig. 2,

Fig. 5 die vergrößerte Darstellung des unteren En­ des dieses Führungsrohres nach Fig. 4,

Fig. 6 eine schematische Darstellung eines Schnittes längs der Linie VI-VI durch das Führungsrohr der Fig. 4, und

Fig. 7 die vergrößere Darstellung des Details VII nach Fig. 6.

Die Fig. 1 zeigt ein Gehäuse 1 für eine Zweistoff-Sprühdüse, das aus einem unteren, ein Düsenmundstück 2 bildenden Gehäu­ seteil und aus einem mit diesem zusammengesetzten haubenför­ migen oberen Gehäusetel 3 aufgebaut ist. In das Gehäuse ein­ gesetzt ist ein zentrales Führungsrohr 4, das mit einem ein­ stückig an seiner Außenseite angeordneten Flansch 5 auf einem Absatz 6 des Düsenmundstückes 2 aufliegt. Der obere Gehäuse­ teil 3 ist mit einem Anschlußstutzen 8 für ein gasförmiges Medium, beispielsweise Luft, versehen. Das Führungsrohr 4 weist einen Anschlußstutzen 4a für die Zufuhr eines flüssigen Mediums, insbesondere Wasser, auf.

Der untere Gehäuseteil 2 weist eine innere Kammer 9 auf, die sich nach unten verjüngt und dort einen Ringspalt 10 mit dem unteren Ende des Führungsrohres 4 bildet, das beim Ausfüh­ rungsbeispiel mit einem abgeschlossenen Endteil 4b versehen ist. Das Düsenmundstück 2 bildet zum Austritt hin hinter dem Ringspalt 10 eine Abreißkante 11, die mit dem Boden 4b des Führungsrohres 4 fluchtet und von einer Austrittsöffnung 12 größeren Durchmessers umgeben ist.

Die Fig. 2 und 3 lassen erkennen, daß der Flansch 5 mit auf seinem Umfang verteilten Durchlaßbohrungen 13 versehen ist, deren Achsen jeweils unter einem Winkel zur Achse 14 des Füh­ rungsrohres 4 verlaufen, die mit der Achse der Sprühdüse zu­ sammenfällt. Beim Ausführungsbeispiel sind - siehe Fig. 6 - acht gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Bohrungen 13 vorge­ sehen. Der Flansch bildet auf diese Weise einen Drahlleinsatz vor der Kammer 9, in der daher die durch den Anschlußstutzen 8 zugeführte Luft in Rotation versetzt ist.

Das Führungsrohr 4 besitzt an seinem unteren Ende der Durch­ laßbohrung 15 radiale Austrittsbohrungen 16, von denen - sie­ he Fig. 7 - drei jeweils unter einem Winkel von 60° zueinan­ der versetzt angeordnet sind, die somit in sechs gleichmäßig auf dem Umfang verteilt angeordneten Austrittsöffnungen 16a enden. Jeweils gleichmäßig zwischen diesen Öffnungen 16a an­ geordnet sind Schlitze 17, die in die Wand des Führungsrohres 4 von außen eingearbeitet und ebenfalls unter einem Winkel, beim Ausführungsbeispiel unter einem spitzen Winkel, zur Ach­ se 14 des Führungsrohres geneigt sind. Die Schlitze 17 weisen dabei ihre größte Tiefe im Bereich des Bodens 4b auf und lau­ fen dreieckförmig in eine Spitze 17a aus, die mit der Außen­ wand des Führungsrohres 4 zusammenfällt.

Durch diese Ausgestaltung entstehen am unteren Ende des Füh­ rungsrohres Führungsschlitze für die in der Kammer 9 strömen­ de und mit einem Drall behaftete Luft, die dadurch in Rich­ tung zum Strahlinneren gelenkt wird, der durch die Schlitze 17 und den Ringspalt 11 nach unten austritt. Beim Ausfüh­ rungsbeispiel wird, da das durch die Bohrung 15 zugeführte Wasser durch die radialen Austrittsbohrungen 16 in etwa senk­ recht auf die im Ringspalt 10 strömende drallbehaftete Luft auftrifft, das Wasser von dieser Luft mitgerissen. Dadurch wird durch die schrägen Schlitze 17 auch ein Luft-/Wasserge­ misch in den Austrittsstrahl gelenkt, der dadurch auch bei größerer Wassermenge im Inneren ein fein und gleichmäßig ver­ teiltes Tropfenspektrum aufweist.

Die neue Sprühdüse läßt sich, da sie aus drei einfach zusam­ menzusetzenden Teilen besteht, auch einfach herstellen. Die Ausrichtung des Führungsrohres 4 zum Düsenmundstück 2 wird durch die Anordnung des Flansches 5 erreicht, der gleichzei­ tig aber auch als Dralleinsatz wirkt.

Claims (9)

1. Zweistoff-Sprühdüse mit einem Gehäuse mit einem zent­ ral angeordneten und mit einem geschlossenen Ende versehe­ nen Führungsrohr (4) für ein flüssiges Medium und mit einem das Austrittsende des Führungsrohres unter Bildung eines Ringspaltes (10) umgebenden Düsenmundstück für ein gasför­ miges Medium, wobei gleichmäßig auf dem Umfang des Füh­ rungsrohres verteilte Austrittsöffnungen für das flüssige Medium von radial verlaufenden Bohrungen gebildet und drallerzeugende Strömungskanäle für das gasförmige Medium stromaufwärts der Austrittsöffnungen vorgesehen sind, da­ durch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnungen (16a) vollständig innerhalb des Ringspaltes (10) münden, und dass weitere Strömungskanäle (17) in der Form von ebenwandigen Schlitzen vorgesehen sind, die zur Achse des Führungsrohres (4) windschief geneigt und jeweils zwischen den Austritts­ öffnungen (16a) verlaufend angeordnet sind, ihre größte Tiefe am Ende (4b) des Führungsrohres (4) haben und strom­ auf keilförmig in einer Schneide (17a) auslaufen, die mit der zylindrischen Außenwand des Führungsrohres (4) zusam­ menfällt.

2. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Seitenwände der Schlitze in Form von Dreiecken mit ihrer größten Breite am Ende (4b) des Führungsrohres (4) endend ausgebildet sind, wobei die Spitzen (17a) der so gebildeten Dreiecke mit der Außenwand des Führungsrohres (4) zusammen­ fallen.

3. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass dem Ringspalt (10) eine Drallkammer (9) für das gasförmige Medium vorgeschaltet ist.

4. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass sich die Drallkammer (9) zum Austritt hin verjüngt.

5. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Drallkammer (9) in ihrem Eintrittsbe­ reich mit einem Dralleinsatz (5) versehen ist, der aus ei­ ner Ringplatte mit mehreren unter einem Winkel zur Achse (15) der Sprühdüse verlaufenden Bohrungen (13) versehen ist.

6. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die Ringplatte von einem Flansch (5) gebil­ det wird, der am Zuführrohr (4) für das flüssige Medium an­ gebracht ist.

7. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Flansch (5) den Anschlag für das Füh­ rungsrohr (4) bildet, das bis zu einem, dem Bereich der Drallkammer (9) vorgeschalteten Absatz (6) in ein Düsen­ mundstück (2) eingesetzt ist.

8. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, dass auf das Düsenmundstück (2) ein Gehäuseteil (3) aufgeschraubt ist, der mit dem Anschlussstutzen (8) für das gasförmige Medium versehen ist und mit dem Düsenmund­ stück (2) zum Gesamtgehäuse (1) zusammengesetzt ist.

9. Zweistoff-Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Ringspalt (10) in einer Abreißkante (11) endet, die von einer Austrittsöffnung (12) größeren Durch­ messers umgeben ist.