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Die Erfindung betrifft eine Kegeldüse mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Flüssigkeitseinlass, eine Drallkammer, einen von dem Flüssigkeitseinlass ausgehenden und in die Drallkammer mündenden Zuführkanal und einen Austrittskanal mit einer Austrittsöffnung aufweist, wobei der Austrittskanal von der Drallkammer ausgeht und wobei der Zuführkanal unmittelbar stromaufwärts der Mündung in die Drallkammer tangential zu einer gedachten Kreislinie um die Mittellängsachse der Drallkammer ausgerichtet ist.
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Kegeldüsen mit einer Drallkammer, in die die zu versprühende Flüssigkeit tangential zu einer gedachten Kreislinie um die Mittellängsachse der Drallkammer eingeleitet wird, werden auch als Tangentialdüsen bezeichnet. Oft ist es aus Bauraumgründen aber vorteilhaft, die Flüssigkeit axial zum austretenden Sprühkegel in das Gehäuse einer Düse einzuleiten.
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Mit der Erfindung soll eine Kegeldüse mit tangentialer Anströmung der Drallkammer verbessert werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu eine Kegeldüse mit den Merkmalen von Anspruch 1 vorgesehen.
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Bei einer Kegeldüse mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse einen Flüssigkeitseinlass, eine Drallkammer, einen von dem Flüssigkeitseinlass ausgehenden und in die Drallkammer mündenden Zuführkanal und einen Austrittskanal mit einer Austrittsöffnung aufweist, wobei der Austrittskanal von der Drallkammer ausgeht, wobei der Zuführkanal unmittelbar stromaufwärts der Mündung in die Drallkammer tangential zu einer gedachten Kreislinie um die Mittellängsachse der Drallkammer ausgerichtet ist, ist vorgesehen, dass der Flüssigkeitseinlass parallel zu der Mittellängsachse der Drallkammer angeordnet ist und dass der Zuführkanal zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der Mündung in die Drallkammer wenigstens zwei Umlenkungen um einen Winkel von jeweils zwischen 80° und 100° aufweist.
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Die erfindungsgemäße Kegeldüse kann dadurch axial angeströmt werden bzw. kann das Gehäuse am Ende einer Zuführleitung für die zu versprühende Flüssigkeit befestigt werden und der austretende Sprühstrahl weist dann eine Mittellängsachse auf, die parallel zur Mittellängsachse der Zuführleitung ist oder mit der Mittellängsachse der Zuführleitung zusammenfällt. Indem der Zuführkanal zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der Mündung in die Drallkammer wenigstens zwei Umlenkungen um einen Winkel von jeweils zwischen 80° und 100° aufweist, wird überraschenderweise erreicht, dass die erfindungsgemäße Kegeldüse zum einen große freie Querschnitte aufweist und zum anderen dennoch einen vergleichsweise kleiner Volumenstrom aufweist. Die beiden Umlenkungen sind bewusst rechtwinklig oder annähernd rechtwinklig ausgeführt, um Strömungsenergie der durchgeführten zu versprühenden Flüssigkeit abzubauen. Dies führt dazu, dass trotz großer freier Querschnitte nur ein kleiner Volumenstrom durch die Umlenkungen hindurchströmt. Zusammen mit der tangentialen Anströmung der Drallkammer lassen sich dadurch kegelförmige Sprühstrahlen mit groben Tropfen und nur geringem Volumenstrom erzeugen. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die bewusste Erzeugung eines Energieabbaus oder die bewusst ineffiziente Gestaltung der beiden Umlenkungen zwischen der Einmündung der zu versprühenden Flüssigkeit in das Gehäuse und der Mündung in die Drallkammer äußerst vorteilhaft ist, wenn grobe Tropfen bei geringem Volumenstrom und großen freien Querschnitten erzielt werden sollen. Die erfindungsgemäße Kegeldüse ist dadurch in besonderer Weise verstopfungsunempfindlich und kann darüber hinaus Sprühstrahlen mit grobem Tropfenspektrum bei kleinerem Volumenstrom erzeugen.
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In Weiterbildung der Erfindung stoßen an wenigstens einer der Umlenkungen des Zuführkanals zwei geradlinige Abschnitte des Zuführkanals aneinander.
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Auf diese Weise lässt sich, bei einfacher Herstellbarkeit, eine rechtwinklige oder nahezu rechtwinklige Umlenkung realisieren, die bewusst ineffizient gestaltet ist und einen großen Strömungswiderstand aufweist.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Zuführkanal einen mit Ausnahme der Umlenkungen konstanten Querschnitt auf, wobei der Querschnitt im Bereich der Umlenkungen größer oder gleich dem Querschnitt außerhalb des Bereichs der Umlenkungen ist.
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Auf diese Weise kann der Zuführkanal mit großen freien Strömungsquerschnitten gestaltet werden und dennoch wird im Bereich der Umlenkungen ausreichend Strömungsenergie abgebaut, um ein grobes Tropfenspektrum im ausgegebenen Sprühstrahl zu erzielen.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Zuführkanal drei geradlinige Abschnitte mit jeweils konstantem Querschnitt auf, wobei ein erster geradliniger Abschnitt zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der ersten Umlenkung, ein zweiter geradliniger Abschnitt zwischen der ersten Umlenkung und der zweiten Umlenkung und ein dritter geradliniger Abschnitt zwischen der zweiten Umlenkung und der Mündung des Zuführkanals in die Drallkammer angeordnet ist.
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Auf diese Weise lassen sich bei einfacher Herstellbarkeit zwei rechtwinklige oder nahezu rechtwinklige Umlenkungen gestalten.
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In Weiterbildung der Erfindung hat der Zuführkanal mit Ausnahme der Umlenkungen einen kreisförmigen Querschnitt.
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Auf diese Weise kann der Zuführkanal beispielsweise durch Bohren in Vollmaterial hergestellt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Düsengehäuse wenigstens zweiteilig ausgebildet, wobei ein erster Gehäuseteil wenigstens einen Abschnitt des Flüssigkeitseinlasses und einen Teil des Zuführkanals und ein zweiter Gehäuseteil die Drallkammer, den Austrittskanal und einen weiteren Teil des Zuführkanals aufweist.
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Durch zwei Gehäuseteile, die aufeinandergesetzt werden, lässt sich der Zuführkanal in einfacher Weise herstellen. Die Gehäuseteile können beispielsweise mittels Passstiften in der vorgesehenen Lage zueinander fixiert und dann gegeneinandergepresst werden. Ein Verschweißen der beiden Gehäuseteile ist ebenfalls möglich. Abschnitte des Zuführkanals können von einer Seitenfläche der Gehäuseteile oder des Gehäuses her gebohrt werden und dann mittels Stopfen oder Deckeln verschlossen werden. Dies gilt beispielsweise für einen geradlinigen Abschnitt zwischen dem Flüssigkeitseinlass und der ersten Umlenkung und einen geradlinigen Abstand zwischen der zweiten Umlenkung und der Mündung in die Drallkammer. Ein dritter geradliniger Abschnitt zwischen den beiden Umlenkungen kann dann mittels Sacklochbohrungen in den Flächen der Gehäuseteile ausgebildet werden, die aufeinandergesetzt werden, oder mittels Nuten, die im montierten Zustand mittels eines weiteren Gehäuseteils abgedeckt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die Drallkammer an ihrem dem Austrittskanal gegenüberliegenden Ende mittels eines Deckels verschlossen. Ein solcher Deckel kann beispielsweise geschraubt oder eingepresst sein. Ein Deckel kann auch einstückig an einem ersten Gehäuseteil ausgebildet sein, der auf einen zweiten Gehäuseteil aufgesetzt wird, in dem sich die Drallkammer befindet. Ein solcher Deckel kann an seiner, der Drallkammer zugewandten Oberfläche mit Vorsprüngen versehen sein, um eine Strömung in der Drallkammer zu beeinflussen. Diese Vorsprünge können beispielsweise prismenförmig mit dreieckiger Grundfläche ausgebildet sein und konzentrisch um eine Mittellängsachse der Drallkammer herum angeordnet sein. Mit anderen Worten sind die Vorsprünge dann kuchenstückartig ausgebildet und im Abstand voneinander am äußeren Umfang des Deckels der Drallkammer angeordnet.
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In Weiterbildung der Erfindung sind der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil wenigstens abschnittsweise in einer Bohrung eines dritten Gehäuseteils aufgenommen.
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Auf diese Weise können die beiden Gehäuseteile aneinander gesichert werden und beispielsweise wird auf den dritten Gehäuseteil eine Überwurfmutter aufgeschraubt, die dann den ersten Gehäuseteil und den zweiten Gehäuseteil im dritten Gehäuseteil fixiert.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das erste Gehäuseteil einen umlaufenden Kragen auf, wobei der Kragen eine Ausnehmung definiert, in der der zweite Gehäuseteil abschnittsweise aufgenommen ist.
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Auf diese Weise können der erste Gehäuseteil und der zweite Gehäuseteil in radialer Richtung exakt und korrekt positioniert und flüssigkeitsdicht aneinander montiert werden, indem in sehr einfacher Weise der zweite Gehäuseteil in die durch den Kragen am ersten Gehäuseteil gebildete Ausnehmung eingeschoben wird. Abschnitte des Zuführkanals können dadurch in den beiden Gehäuseteilen vorgesehen werden und Begrenzungen des Zuführkanals können dann sowohl durch das erste Gehäuseteil als auch das zweite Gehäuseteil gebildet werden. Der Zuführkanal kann dadurch beispielsweise mittels einer Nut am ersten Gehäuseteil und/oder am zweiten Gehäuseteil gebildet werden und ist erst dann vollständig ausgebildet, wenn die beiden Gehäuseteile aneinander platziert sind. Nach dem Einschieben des zweiten Gehäuseteils in die Ausnehmung, die der umlaufende Kragen des ersten Gehäuseteils definiert, können die beiden Gehäuseteile am Ende des Kragens mittels einer umlaufenden Schweißnaht aneinander gesichert und gleichzeitig abgedichtet werden. Eine korrekte Position in Umfangsrichtung des zweiten Gehäuseteils in der Ausnehmung des ersten Gehäuseteils kann durch einen Passstift, der einerseits in ein Sackloch am ersten Gehäuseteil und andererseits in ein Sackloch am zweiten Gehäuseteil eingreift, sichergestellt werden.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, dargestellten und beschriebenen Ausführungsformen können dabei in beliebiger Weise miteinander kombiniert werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Dies gilt auch für die Kombination von Einzelmerkmalen ohne weitere Einzelmerkmale, mit denen sie im Zusammenhang dargestellt und/oder beschrieben sind. In den Zeichnungen zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Kegeldüse von schräg unten gemäß einer ersten Ausführungsform,
- 2 eine Schnittansicht der Kegeldüse der 1,
- 3 eine weitere Schnittansicht der Kegeldüse der 1 von schräg unten,
- 4 den ersten Gehäuseteil der Kegeldüse der 1 von schräg unten,
- 5 den zweiten Gehäuseteil der Kegeldüse der 1 von schräg oben,
- 6 eine teilweise geschnittene, perspektivische Ansicht von schräg unten einer erfindungsgemäßen Kegeldüse gemäß einer zweiten Ausführungsform,
- 7 eine Seitenansicht der Kegeldüse der 6,
- 8 eine Schnittansicht der Kegeldüse der 6,
- 9 eine Ansicht auf die Schnittfläche C-C in 8,
- 10 eine vergrößerte Darstellung der Einzelheit D aus 8,
- 11 eine Schnittansicht der Kegeldüse der 6 von schräg unten,
- 12 den ersten Gehäuseteil der Kegeldüse der 6 von schräg unten,
- 13 den zweiten Gehäuseteil der Kegeldüse der 6 von schräg oben,
- 14 eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Kegeldüse von schräg unten gemäß einer dritten Ausführungsform,
- 15 eine Seitenansicht der Kegeldüse der 14,
- 16 eine Schnittansicht der Kegeldüse der 14 und
- 17 eine Schnittansicht der Kegeldüse der 14, wobei die Lage der Ebene E-E aus 16 ersichtlich ist.
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1 zeigt eine erfindungsgemäße Kegeldüse 10 mit einem Flüssigkeitseinlass 12 und einer Austrittsöffnung 14. Die Austrittsöffnung 14 liegt am Ende eines sich erweiternden Austrittskanals 16. Die Kegeldüse 10 weist ein Gehäuse auf, das einen dritten Gehäuseteil 18, einen zweiten Gehäuseteil 20, einen ersten Gehäuseteil 22, der in 1 nicht erkennbar ist, und eine Überwurfmutter 24 aufweist. An dem dritten Gehäuseteil 18 ist der Flüssigkeitseinlass 12 angebracht und auf ein Außengewinde, das in 1 nicht zu erkennen ist, des dritten Gehäuseteils 18wird die Überwurfmutter 24 aufgeschraubt. Der dritte Gehäuseteil 18 weist eine Bohrung auf, in der der erste Gehäuseteil 22 und der zweite Gehäuseteil 20 aufgenommen sind, siehe auch 2. In der Bohrung des dritten Gehäuseteils 18 werden der erste Gehäuseteil 22 und der zweite Gehäuseteil 20 mittels der Überwurfmutter 24 gehalten.
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Es ist in 1 zu erkennen, dass die Austrittsöffnung 14 und der Austrittskanal 16 nicht konzentrisch zum Gehäuse und zur Drallkammer der Kegeldüse 10 angeordnet sind. Im Rahmen der Erfindung können die Austrittsöffnung und der Austrittskanal auch konzentrisch zur Drallkammer und/oder zum Gehäuse angeordnet sein.
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Wie in 2 zu erkennen ist, sind der Austrittskanal 16 und die Austrittsöffnung 14 zwar rotationssymmetrisch ausgebildet, eine Mittellängsachse des Austrittskanals 16 und der Austrittsöffnung 14 sind aber versetzt zu einer Drallkammer 26 der Kegeldüse 10 angeordnet. Eine Mittellängsachse 28 des Austrittskanals 16 und eine Mittellängsachse 30 der Drallkammer 26 liegen aber parallel zueinander. In 2 ist weiter zu erkennen, dass die Mittellängsachse 30 der Drallkammer 26 mit einer Mittellängsachse des dritten Gehäuseteils 18 zusammenfällt.
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In der Schnittansicht der 2 ist die Bohrung im dritten Gehäuseteil 18 zu erkennen, in der der erste Gehäuseteil 22 und der zweite Gehäuseteil 20 aufgenommen sind. Eine relative Position des ersten Gehäuseteils 22 und des zweiten Gehäuseteils 20 wird mittels eines Passstifts 32 gesichert, der einerseits in einer Sacklochbohrung einer Oberfläche des ersten Gehäuseteils 22 angeordnet ist, die dem zweiten Gehäuseteil 20 zugewandt ist, und der andererseits in einer Sacklochbohrung einer Oberfläche des zweiten Gehäuseteils 20 angeordnet ist, die dem ersten Gehäuseteil 22 zugewandt ist.
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Ausgehend vom Flüssigkeitseinlass 12 im dritten Gehäuseteil 18 strömt die zu versprühende Flüssigkeit in eine Einlasskammer 34 des ersten Gehäuseteils 22 und dann in einen Zuführkanal 36, der in der Drallkammer 26 mündet. Der Zuführkanal 36 weist einen ersten geradlinigen Abschnitt 38, einen zweiten geradlinigen Abschnitt 40 und einen dritten geradlinigen Abschnitt 42 auf. Der erste geradlinige Abschnitt 38 hat einen kreisförmigen Querschnitt und führt von der Einlasskammer 34 zu einer ersten Umlenkung zwischen dem ersten geradlinigen Abschnitt 38 und dem zweiten geradlinigen Abschnitt 40. Die erste Umlenkung weist einen Winkel von etwas weniger als 90° auf.
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Der zweite geradlinige Abschnitt 40 führt von der ersten Umlenkung zu einer zweiten Umlenkung zwischen dem zweiten geradlinigen Abschnitt 40 und dem dritten geradlinigen Abschnitt 42. Die zweite Umlenkung ist mit einem Winkel von 90° ausgeführt. Der dritte geradlinige Abschnitt 42 mündet in die Drallkammer 26.
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Der erste geradlinige Abschnitt 38 weist einen kreisförmigen Querschnitt auf. Der zweite geradlinige Abschnitt 36 weist einen unregelmäßigen Querschnitt auf, da eine Seitenwand des zweiten geradlinigen Abschnitts durch einen Abschnitt des Innenumfangs der Bohrung oder Nut in dem dritten Gehäuseteil 18 gebildet ist. Der dritte geradlinige Abschnitt 42 weist wieder einen kreisförmigen Querschnitt auf. In 2 ist die Verschneidung zwischen der im Querschnitt kreisförmigen Drallkammer 26 und dem im Querschnitt kreisförmigen dritten geradlinigen Abschnitt 42 zu erkennen.
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Der Zuführkanal 36 führt somit von der Einlasskammer 34 zur Drallkammer 26 und weist zwei Umlenkungen im Bereich von 90° auf. Eine weitere annähernd rechtwinklige Umlenkung erfolgt zwischen dem Flüssigkeitseinlass 12 bzw. der Einlasskammer 34 und dem ersten geradlinigen Abschnitt 38 des Zuführkanals 36. Im Rahmen der Erfindung können die Umlenkungen einen Winkel von jeweils zwischen 80° und 100° aufweisen. Es ist 2 zu entnehmen, dass die Umlenkungen des Zuführkanals 36 durch Verschneiden der geradlinigen Abschnitte 38, 40 bzw. 42 gebildet sind. Die erste und die zweite Umlenkung im Zuführkanal 36 sind dadurch bewusst nicht strömungsgünstig ausgebildet. Dadurch wird Strömungsenergie der durch das Gehäuse der Kegeldüse 10 strömenden zu versprühenden Flüssigkeit abgebaut. Dadurch kann mittels der Drallkammer 26 und des Austrittskanals 16 ein Sprühstrahl mit groben Tropfen erzeugt werden und dennoch wird ein geringerer Volumenstrom durch die Kegeldüse 10 ausgegeben als wenn die erste Umlenkung und die zweite Umlenkung beispielsweise abgerundet und mit einem Krümmungsradius ausgebildet wären.
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Gemäß der Erfindung werden die beiden Umlenkungen im Zuführkanal 36 somit bewusst ineffizient ausgebildet, um einen Strömungswiderstand zu erzeugen. Dadurch können die freien Querschnitte der Abschnitte 38, 40, 42 des Zuführkanals 36 vergleichsweise groß ausgeführt werden, so dass die Kegeldüse 10 verstopfungsunempfindlich ist. Dennoch wird durch den vergleichsweise großen Strömungswiderstand der beiden Umlenkungen im Zuführkanal 36 ein in die Drallkammer 26 eintretender Volumenstrom gering gehalten. Dadurch kann ein Sprühstrahl mit grobem Tropfenspektrum bei vergleichsweise geringem Volumenstrom erzeugt werden.
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3 zeigt eine Schnittansicht der Kegeldüse 10 der 1 und 2 von schräg unten. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass der erste Gehäuseteil 22 die Drallkammer 26 im zweiten Gehäuseteil 20 verschließt und hierzu einen Vorsprung 44 aufweist, der in die Drallkammer 26 hineinragt. Ein Deckel für die Drallkammer 26 ist also in den ersten Gehäuseteil 22 integriert. Der Vorsprung 44 weist einen ersten Abschnitt 46 auf, der kreisscheibenförmig ausgebildet ist und dessen Außendurchmesser dem Innendurchmesser der Drallkammer 26 entspricht oder nur geringfügig kleiner ist. Der scheibenförmige Vorsprung 46 stellt dadurch eine korrekte Positionierung des ersten Gehäuseteils 22 am zweiten Gehäuseteil 20 in radialer Richtung sicher und verschließt darüber hinaus auch die Drallkammer 26 an der, dem Austrittskanal 16 gegenüberliegenden Seite. Eine korrekte Positionierung des ersten Gehäuseteils 22 an dem zweiten Gehäuseteil 20 in Umfangsrichtung wird mittels des Passstifts 32 sichergestellt.
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Auf dem kreisscheibenförmigen Vorsprung 46 finden sich insgesamt sechs prismenförmige Vorsprünge 48, von denen in 3 lediglich drei zu erkennen sind. Die prismenförmigen Vorsprünge 48 weisen jeweils die Form eines Kreissektors auf und ihre jeweilige Spitze ist auf die Mittellängsachse der Drallkammer 26 gerichtet. Mit anderen Worten weisen die prismenförmigen Vorsprünge 48 jeweils die Form eines Kuchenstücks auf und sind mit ihrer Spitze zur Mittellängsachse der Drallkammer 26 hin ausgerichtet. Zwischen den Seitenflächen der prismenförmigen Vorsprünge 48 liegt jeweils ein Abstand, wobei der Abstand zwischen zwei prismenförmigen Vorsprüngen 48 immer gleich ist. Die prismenförmigen Vorsprünge 48 beeinflussen die Strömung in der Drallkammer 26 und sorgen für eine gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung im ausgegebenen Kegelsprühstrahl. Im Rahmen der Erfindung können die prismenförmigen Vorsprünge 48 auch eine andere Form aufweisen, um eine andere Flüssigkeitsverteilung im ausgegebenen Kegelsprühstrahl zu erzielen. Im Rahmen der Erfindung können die prismenförmigen Vorsprünge 48 auch wegfallen und die dem Austrittskanal gegenüberliegende Seite der Drallkammer 26 kann glatt ausgebildet sein oder beispielsweise auch nur mit einem, konzentrischen und in die Drallkammer hineinragenden Vorsprung versehen sein.
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4 zeigt den ersten Gehäuseteil 22 in einer Ansicht von unten. In dieser Ansicht ist die Sacklochbohrung 50 für den Passstift 32 zu erkennen und an dem Vorsprung 44 sind alle sechs prismenförmigen Vorsprünge 48 zu erkennen.
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5 zeigt den zweiten Gehäuseteil 20 in einer Ansicht von oben. Am zweiten Gehäuseteil 20 ist die Sacklochbohrung 52 für den Passstift 32 zu erkennen. Zu erkennen ist auch die Mündung des dritten geradlinigen Abschnitts 42 des Zuführkanals 36 in die Drallkammer 26 sowie ein Abschnitt des Austrittskanals 16. Wie ausgeführt wurde, ist der Austrittskanal 16 nicht konzentrisch zur im Querschnitt kreisförmigen Drallkammer 26 angeordnet.
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6 zeigt eine erfindungsgemäße Kegeldüse 60 gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung von schräg unten, wobei die Kegeldüse 60 in einem Bereich 62 angeschnitten ist. In dem Bereich 62 ist dadurch ein Passstift 32 zu erkennen, siehe auch 7, der einen ersten Gehäuseteil 64 und einen zweiten Gehäuseteil 66 der Kegeldüse 60 zueinander ausrichtet.
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Der erste Gehäuseteil 64 weist einen Flüssigkeitseinlass 12 auf. Der zweite Gehäuseteil 66 weist eine Austrittsöffnung 14 am Ende eines Austrittskanals 16 auf.
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In der Ansicht der 6 sind ein erster Deckel 68 und ein zweiter Deckel 70 zu erkennen, die in Bohrungen im ersten Gehäuseteil 64 bzw. im zweiten Gehäuseteil 66 eingepasst sind und die, wie noch erläutert wird, einen Zuführkanal für die zu versprühende Flüssigkeit zur Umgebung hin abschließen. Die beiden Gehäuseteile 64, 66 sind dicht aufeinandergesetzt und beispielsweise miteinander verschweißt. Eine Schweißnaht kann dann um den Außenumfang der beiden Gehäuseteile 64, 66 umlaufen. Eine solche Schweißnaht hält dann die beiden Gehäuseteile 64, 66 aneinander und dichtet auch den Zuführkanal im Inneren des Gehäuses der Kegeldüse 60 ab.
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7 zeigt eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Kegeldüse 60. Zu erkennen sind die beiden Deckel 68, 70, die den Zuführkanal zur Umgebung hin verschließen.
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8 zeigt eine Schnittansicht der Kegeldüse 60. Der Zuführkanal 36 erstreckt sich zwischen einer Einlasskammer 34 im ersten Gehäuseteil 64 und einer Drallkammer 26 im zweiten Gehäuseteil 66. Der Zuführkanal 36 weist drei geradlinige Abschnitte 38, 40, 42 auf und zwei Umlenkungen um einen Winkel von jeweils annähernd 90°.
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Zwischen dem Flüssigkeitseinlass 12 und dem ersten geradlinigen Abschnitt 38 wird die Flüssigkeit das erste Mal um etwas weniger als 90° umgelenkt. Zwischen dem ersten geradlinigen Abschnitt 36 und dem zweiten geradlinigen Abschnitt 40 liegt eine Umlenkung mit einem Winkel von etwas mehr als 90°, beispielsweise 92°. Zwischen dem zweiten geradlinigen Abschnitt 40 und dem dritten geradlinigen Abschnitt 42 liegt eine weitere Umlenkung mit einem Winkel von 90°. Der dritte geradlinige Abschnitt 42 mündet in die Drallkammer 26.
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Wie bereits anhand der Kegeldüse 10 der 1 bis 5 erläutert wurde, sorgen die Umlenkungen für einen Abbau der Strömungsenergie der zu versprühenden Flüssigkeit und dadurch für einen vergleichsweise geringen Volumenstrom bei großen freien Querschnitten und, in Verbindung mit der Drallkammer 26, für ein grobes Tropfenspektrum des ausgegebenen Kegelsprühstrahls.
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In 8 ist zu erkennen, dass der erste geradlinige Abschnitt 36 von einem Außenumfang des ersten Gehäuseteils 64 her gebohrt werden kann. Die Bohrung wird dann mittels des Deckels 68 verschlossen, der beispielsweise eingeschweißt oder eingelötet wird.
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Der zweite geradlinige Abschnitt 40 ist gebildet durch zwei zueinander fluchtende Sacklöcher. Ein erstes Sackloch wird in das erste Gehäuseteil 64 gebohrt und das zweite Sackloch in das zweite Gehäuseteil 66. Wenn die beiden Gehäuseteile 64, 66 so aneinander anliegen, wie in 8 gezeigt ist, fluchten die beiden Sacklöcher und bilden den zweiten geradlinigen Abschnitt 40 des Zuführkanals 36.
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Der dritte geradlinige Abschnitt 42 kann von einem Außenumfang des zweiten Gehäuseteils 66 gebohrt werden. Der Deckel 70 schließt dann den dritten geradlinigen Abschnitt 42 zur Umgebung hin ab und wird ebenfalls eingeschweißt oder eingelötet.
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An einem, dem Austrittskanal 16 gegenüberliegenden Ende der Drallkammer 26 sind insgesamt sechs prismenförmige Vorsprünge 48 angeordnet, die ein Stück weit in die Drallkammer 26 hineinragen. Form und Anordnung der prismenförmigen Vorsprünge 48 entsprechen der bereits erläuterten Anordnung der prismenförmigen Vorsprünge 48 der Kegeldüse 10 der 1 bis 5.
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9 zeigt eine Ansicht auf die Schnittfläche C-C in 8. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass der Zuführkanal 36 mit seinem dritten geradlinigen Abschnitt 42 tangential in die Drallkammer 26 mündet. Speziell ist zu erkennen, dass eine Mittellängsachse 72 des dritten geradlinigen Abschnitts 42 des Zuführkanals 36 tangential zu einer gedachten Kreislinie um eine Mittellängsachse 30 der Drallkammer 26 angeordnet ist.
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Es ist 9 weiter zu entnehmen, dass bei der Kegeldüse 60 der Austrittskanal 16 konzentrisch zur Drallkammer 26 angeordnet ist.
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Im Rahmen der Erfindung kann die erfindungsgemäße Kegeldüse beispielsweise auch mittels 3D-Druck einstückig hergestellt werden.
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11 zeigt eine Schnittansicht der Kegeldüse 60 der 6. In dieser Ansicht gut zu erkennen sind insgesamt drei annähernd rechtwinklige oder rechtwinklige Umlenkungen des Zuführkanals 36 zwischen dem Flüssigkeitseinlass 12 und der Mündung in die Drallkammer 26. Es ist weiter zu erkennen, dass diese Umlenkungen bewusst nicht abgerundet oder strömungsgünstig gestaltet sind, sondern vielmehr durch Aufeinanderstoßen rechtwinkliger Bohrungen ausgeführt sind. Der Zuführkanal 36 ist dadurch bewusst ineffizient gestaltet und bildet einen Strömungswiderstand. Überraschenderweise hat dies erhebliche Vorteile hinsichtlich großer freier Strömungsquerschnitte und dadurch Verstopfungsunempfindlichkeit des Zuführkanals 36, hinsichtlich eines groben Tropfenspektrums des ausgegebenen Kegelsprühstrahls und hinsichtlich eines geringen Volumenstroms, der durch den erzeugten Kegelsprühstrahl ausgegeben wird.
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12 zeigt den ersten Gehäuseteil 64 in einer Ansicht von schräg unten. In dieser Ansicht ist zu erkennen, dass der erste Gehäuseteil 64 zwei Sacklochbohrungen 50 zur Aufnahme von Passstiften aufweist.
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13 zeigt den zweiten Gehäuseteil 66 der Kegeldüse 60 in einer Ansicht von schräg oben. Zu erkennen sind zwei Sacklochbohrungen 52 für Passstifte 32, ein Abschnitt des Austrittskanals 16, die Drallkammer 26 und die Mündung des dritten geradlinigen Abschnitts 42 des Zuführkanals 36 in die Drallkammer 26.
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14 zeigt eine erfindungsgemäße Kegeldüse 80 gemäß einer dritten Ausführungsform. Die Kegeldüse 80 weist ein erstes Gehäuseteil 84 und ein zweites Gehäuseteil 86 auf, wobei das zweite Gehäuseteil 86 abschnittsweise in das erste Gehäuseteil 84 eingeschoben ist und die beiden Gehäuseteile 84, 86 dann mittels einer umlaufenden Schweißnaht 90 aneinander gesichert sind.
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In 14 ist ein Austrittskanal 16 der Kegeldüse 80 zu erkennen. Ein Flüssigkeitseinlass 12 ist in 14 verdeckt. Die Kegeldüse 80 ist bezüglich ihrer Funktion sehr ähnlich zu den bereits beschriebenen Kegeldüsen 10 und 60, so dass der Weg der zu versprühenden Flüssigkeit durch die Kegeldüse 80 und die Erzeugung eines kegelförmigen Sprühstrahls nicht erneut beschrieben wird.
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15 zeigt eine Seitenansicht der Kegeldüse 80. Am ersten Gehäuseteil 84 sind seitlich Angriffsflächen für einen Gabelschlüssel vorgesehen, um die Kegeldüse 80 beispielsweise auf das Außengewinde eines Zuleitungsrohrs oder einer Sprühlanze aufzuschrauben.
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16 zeigt eine Schnittansicht der Kegeldüse 80. Wie bereits ausgeführt wurde, ist die Kegeldüse 80 in funktionaler Hinsicht sehr ähnlich zu den bereits erläuterten Kegeldüsen 10, 60. Zu versprühende Flüssigkeit tritt durch einen Flüssigkeitseinlass 12 ein und wird dann ausgehend vom Flüssigkeitseinlass 12 in einen Zuführkanal 36 geleitet. Vom Flüssigkeitseinlass 12 zu einem ersten geradlinigen Abschnitt 38 des Zuführkanals 36 wird die Flüssigkeit um etwa 90° umgelenkt. Zwischen dem ersten geradlinigen Abschnitt 38 und einem zweiten geradlinigen Abschnitt 40 des Zuführkanals 36 erfolgt eine weitere Umlenkung um 90°. Ausgehend von dem zweiten geradlinigen Abschnitt 40 wird die Flüssigkeit dann noch einmal um etwa 90° umgelenkt und gelangt dann in den dritten geradlinigen Abschnitt 42 des Zuführkanals 36. Der dritte geradlinige Abschnitt 42 des Zuführkanals 36 mündet in die Drallkammer 26. Der dritte geradlinige Abschnitt 42 mündet tangential in die Drallkammer 26, siehe auch 17, so dass die zu versprühende Flüssigkeit beim Eintritt in die Drallkammer in Drehung um eine Mittellängsachse der Drallkammer 26 versetzt wird.
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Die Flüssigkeit tritt aus der Drallkammer 26 dann über den Austrittskanal 16 aus, an dessen Ende die Austrittsöffnung 14 angeordnet ist. Die Flüssigkeit tritt in Form eines Kegelsprühstrahls aus dem Austrittskanal 16 aus.
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Ein dem Austrittskanal 16 gegenüberliegendes Ende der Drallkammer 26 ist mit einem Deckel 88 verschlossen. Der Deckel 88 kann in das zweite Gehäuseteil 86 eingepresst sein. An einer, der Drallkammer 26 zugewandten Seite des Deckels 88 sind mehrere prismenförmige Vorsprünge 48 angeordnet, deren Anordnung und Funktion bereits anhand der Kegeldüsen 10, 60 erläutert wurde.
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Die beiden Gehäuseteile 84, 86 weisen jeweils Ausnehmungen 52 in Form eines Sacklochs auf. Im korrekt montierten Zustand der beiden Gehäuseteile 84, 86 kommen die Ausnehmungen 52 einander gegenüber zu liegen. In die Ausnehmungen 52 kann dann ein Passstift eingesteckt werden, um das erste Gehäuseteil 84 und das zweite Gehäuseteil 86 in einer korrekten Drehposition zueinander zu halten.
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Das erste Gehäuseteil 84 weist einen umlaufenden Kragen 90 auf, dessen Innenumfang auf den Außenumfang des zweiten Gehäuseteils 86 abgestimmt ist. Der umlaufende Kragen 90 bildet dadurch eine kreisscheibenförmige Ausnehmung, in die das zweite Gehäuseteil 86 abschnittsweise eingeschoben werden kann.
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In der in 16 dargestellten korrekt ausgerichteten Position des zweiten Gehäuseteils 86 zum ersten Gehäuseteil 84 werden die Begrenzungen des Zuführkanals 36 teilweise durch das erste Gehäuseteil 84 und teilweise durch das zweite Gehäuseteil 86 gebildet. Vor dem Einschieben des zweiten Gehäuseteils 86 in die durch den umlaufenden Kragen 90 gebildete Ausnehmung wird der Deckel 88 in das zweite Gehäuseteil 86 eingesetzt und fixiert, beispielsweise verschweißt oder eingepresst, um die Drallkammer 26 an ihrem in 16 oberen Ende flüssigkeitsdicht zu verschließen.
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Nachdem die beiden Gehäuseteile 84, 86 in der in 16 dargestellten Position sind, können die beiden Gehäuseteile mit einer umlaufenden Schweißnaht 90, siehe auch 14, aneinander fixiert und abgedichtet werden.
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17 zeigt eine Ansicht auf die Schnittebene E-E in 16, wobei 16 lediglich die Lage der Schnittebene E-E zeigt, die Schnittebene E-E aber nicht durch die geschnittene Kegeldüse 80 der 16, sondern die vollständige Kegeldüse, wie sie beispielsweise in 15 dargestellt ist, läuft.
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In der Ansicht der 17 ist der Flüssigkeitseinlass 12 zu erkennen, der konzentrisch zur Mittellängsachse der Kegeldüse 80 angeordnet ist. Vom Flüssigkeitseinlass 12 geht der erste geradlinige Abschnitt 38 des Zuführkanals 36 aus. In 17 geht der Blick in den zweiten geradlinigen Abschnitt 40 des Zuführkanals 36.
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Die in den 14 bis 17 dargestellte Kegeldüse 80 ist konstruktiv einfach aufgebaut und die beiden Gehäuseteile 84, 86 lassen sich mittels des umlaufenden Kragens 92 des ersten Gehäuseteils 80 und mittels eines Passstifts in den Ausnehmungen 52 problemlos korrekt zueinander ausrichten. Die Schweißnaht 90 verbindet die beiden Gehäuseteile 84, 86 und dichtet diese auch ab. Die Kegeldüse 80 kann dadurch mit vergleichsweise geringem Aufwand hergestellt werden.