DE10103221A1

DE10103221A1 - Luftunterstützte Düse

Info

Publication number: DE10103221A1
Application number: DE2001103221
Authority: DE
Inventors: James Haruch
Original assignee: Spraying Systems Co
Current assignee: Spraying Systems Co
Priority date: 2000-01-26
Filing date: 2001-01-25
Publication date: 2001-08-02
Also published as: CA2332096C; CN1320485A; CA2332096A1; JP4942875B2; JP2001276678A; ITTO20010069A0; CN1206043C; US6267301B1; ITTO20010069A1

Abstract

Eine luftunterstützte Sprühdüsenanordnung weist eine Luftführungskappe auf, die dazu dient, ein breites, flaches Sprühstrahlmuster mit einem verbesserten Aufbrechen der Tröpfchen zu schaffen, wobei verhältnismäßig niedrige Luftströmungsraten und Drücke erforderlich sind. Die Luftführungskappe weist zwei in Längsrichtung sich erstreckende Luftführungswege an gegenüberliegenden Seiten einer zentralen Auslassöffnung für den Flüssigkeitsstrom auf. Die Luftströmungskanäle weisen jeweils Auslassöffnungen auf, die durch einen entsprechenden querverlaufenden Deflektorflansch und einen benachbarten nach innen abgeschrägten Deflektorfläche begrenzt sind, die miteinander zusammenwirken, um die unter Druck stehenden Luftströme abzulenken, und nach innen zu dem ausgegebenen Flüssigkeitsstrom zu leiten, um die Flüssigkeit zu atomisieren und in wohldefiniertes Sprühstrahlmuster zu leiten.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein luftunterstützte Sprühdüsen und insbesondere eine verbes serte Luftführungskappe für den Einsatz in luftunterstütz ten Düsenanordnungen zur verbesserten Zerkleinerung von Flüssigkeitspartikeln und zur verbesserten Steuerung der Verteilung.

Bei vielen Sprühanwendungen, wie z. B. zur Befeuchtung oder Kühlung auf der Basis von Verdunstung ist es wün schenswert, möglichst feine Sprühpartikel zu erzeugen, um dadurch deren Oberfläche für die Einbringung in die Luft zu maximieren. Um dieses Ziel zu erreichen ist es bekannt luftunterstützte Sprühdüsenanordnungen einzusetzen, bei denen ein komprimiertes Gas, beispielsweise Luft, verwendet wird, um einen Flüssigkeitsstrom in sehr feine Flüssig keitspartikel aufzuteilen oder zu zerstäuben. Beispiels weise erfolgt in einigen luftunterstützten Sprühdüsenan ordnung stromaufwärts von einem der Erzeugung des Sprüh musters dienenden Sprühkopf oder einer Luftführungskappe angeordnet ist. Alternativ kann die Zerkleinerung der Flüs sigkeitspartikel auch in der Luftführungskappe selbst stattfinden.

Hinsichtlich der Effizienz und Wirtschaftlichkeit wird angestrebt, dass eine derartige Partikelzerkleinerung mit verhältnismäßig geringem Luftbedarf und niedrigem Druck erreicht wird. Bisher war dies mit einigen Problemen ver bunden. Insbesondere sind Sprühspitzen und Luftführungs kappen, die einen effizienten und wirtschaftlichen Einsatz ermöglichen, im Allgemeinen verhältnismäßig kompliziert aufgebaut und daher nur mit relativ hohem Kostenaufwand herzustellen. Darüber hinaus kann es selbst nach Erzeugung und Ausstoß extrem fein zerstäubter Partikel Probleme schaffen, diese mit der gewünschten Kontrolle, beispiels weise in einem wohl definierten, verhältnismäßig breiten, flachen Sprühmuster auszubringen.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine luftunterstützte Sprühdüsenanordnung zu schaffen, die eine verbesserte Luftführungskappe aufweist, die eine Verbesse rung der Zerkleinerung und Verteilung von Flüssigkeitspar tikeln und verbesserte Steuerung für die Verteilung und das Sprühmuster bewirkt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Düse mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche gelöst.

Die neue Düse hat den Vorteil, dass die Flussraten und Drücke der Luft ausreichend niedrig sein können, um mit Niederdruckverdichtern mit kleinem Volumen erzeugt werden zu können anstatt kostspielige Kompressoren zu benötigen.

Vorteilhafterweise kann die Luftführungskappe breite, flache Sprühmuster bei verbesserter Richtungskontrolle der Flüssigkeitspartikel zu erzeugen. Ein verwandter Aspekt ist, dass sich der Aufbau ohne Weiteres verändern lässt, um die gewünschte Breite des Ausstoßes eines flachen Sprüh musters zu bewirken.

Eine weiterer Vorteil liegt in dem einfach Aufbau und der kostengünstig Herstellung der Luftführungskappe. Es lässt sich eine Luftführungskappe schaffen, die Präzis sionskanäle für den Luft- und Flüssigkeitsstrom sowie Ab lenkflächen aufweist, die sich in lediglich zwei spanenden Bearbeitungsgängen herstellen lassen.

Im Übrigen sind Weiterbildung der Erfindung Gegenstand von Unteransprüchen. In der Zeichnung sind Ausführungsbei spiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße luftunterstützte Sprühdü senanordnung, in einem Längsschnitt,

Fig. 2 die Luftführungskappe der in Fig. 1 gezeigten Sprühdüsenanordnung, in einer Seitenrissansicht,

Fig. 3 die Luftführungskappe der in Fig. 1 gezeigten Sprühdüsenanordnung, unter Veranschaulichung des verhält nismäßig breiten Sprühstrahlmuster eines flachen Sprüh strahls, in einer Seitenansicht,

Fig. 4 das stromabwärts gelegenen Ende der Luftfüh rungskappe der in Fig. 3 gezeigten Sprühdüsenanordnung, in einer Stirnansicht,

Fig. 5 die Luftführungskappe unter Veranschaulichung des Zusammenwirkens der Luft- und Flüssigkeitsströme, in einer vergrößerten längsgeschnittenen Teildarstellung,

Fig. 6 ein alternatives Ausführungsbeispiels der er findungsgemäßen Sprühdüsenanordnung, in einem Längsschnitt,

Fig. 7 einen fragmentarische Querschnittsansicht, wie sie von der Ebene 7-7 in Fig. 6 aus zu sehen ist,

Fig. 8 die Luftführungskappe der in Fig. 6 gezeigten Sprühdüsenanordnung, unter Veranschaulichung des verhält nismäßig breiten Sprühstrahlmuster eines flachen Sprüh strahls, in einer Seitenansicht, und

Fig. 9 das stromabwärts gelegenen Ende der Luftfüh rungskappe der in Fig. 8 gezeigten Luftführungskappe, in einer Stirnansicht.

Anhand von Fig. 1 wird im Folgenden ein Ausführungs beispiel einer erfindungsgemäßen luftunterstützten Düsen anordnung 10 erläutert. Die Düsenanordnung 10 verwendet ein komprimiertes Gas z. B. Luft, um einen Flüssigkeitsstrom in sehr feine Partikel zu zerstäuben, um so eine maximale Oberfläche zu erzeugen. Während die vorliegende Erfindung anhand von speziellen, schematisch dargestellten Sprühdü senanordnungen beschrieben wird, ist ohne weiteres davon auszugehen, dass die vorliegende Erfindung gleichermaßen auf Sprühdüsen mit abweichenden Konfigurationen anwendbar ist.

Die dargestellte Sprühdüsenanordnung 10 enthält einen Düsenkörper 12, in dem ein zentraler Flüssigkeitseinlass kanal 14 und ein ringförmig umgebender Gaseinlasskanal 15 an einem stromaufwärts gelegenen Ende ausgebildet sind, der mit einer Vielzahl von sich nach vorne und nach innen er streckenden Gaskanälen 16 kommuniziert. Der Düsenkörper 12 ist in diesem Falle über eine zylindrische, sich nach hin ten erstreckende und mit einem Außengewinde versehene, an dem Düsenkörper 12 ausgebildete Verlängerung 18 an einen Grundabschnitt 20 der Düsenanordnung 10 angebracht. Die sich nach hinten erstreckende Verlängerung 18 des Düsenkör pers 12 wird von einer mit einem Innengewinde versehenen Bohrung in dem Grundabschnitt 20 aufgenommen, so dass der Düsenkörper 12 mit den Flüssigkeits- und Gaseinlassöffnun gen 14, 15, die mit entsprechenden Flüssigkeits und Gas einlassöffnungen 22, 24 in dem Grundabschnitt 20 kommuni zieren, getragen wird. (Nicht gezeigte) Flüssigkeits- und Gasanschlüsse, die mit den Flüssigkeits- bzw. Gaseinlass kanälen 22, 24 kommunizieren, sind an dem Grundabschnitt 20 vorgesehen. In bekannter Weise können geeignete Speiselei tungen an den Flüssigkeits- und Gasanschlüssen angeschlos sen sein, um die Düsenanordnung 10 mit unter Druck gesetz ten Flüssigkeits- und Gasströmen zu versorgen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel, enthält die Düsenanordnung 10 einen Vorzerstäubungs abschnitt 26, der größtenteils durch ein stromabwärts gele genes Ende des Düsenkörpers 12 gebildet ist. Im vorliegen den Fall ist der Vorzerstäubungsabschnitt 26 mit einem sich nach innen verjüngenden, zentralen Einlasskanal 28 verse hen, der mit dem Flüssigkeitskanal 14 und einer die Strö mutig beschränkenden Öffnung 30 kommuniziert, die ihrerseits mit einer zylindrischen Expansionskammer 32 strömungsmäßig verbunden ist. Unter Druck gesetztes und in den Gaseinlass kanälen 16 befindliches Gas wird in eine ringförmige Kammer 33 geleitet, die ihrerseits durch eine Vielzahl von radial angeordneten Luftkanälen 34 mit der Expansionskammer 32 strömungsmäßig verbunden ist. Auf diese Weise wird, wie für den Fachmann einsichtig, die unter Druck stehende Flüssig keit, die durch den Flüssigkeitseinlasskanal 14 eingeleitet wird, durch die Drosselöffnung 30 in die Expansionskammer 32 hinein beschleunigt, wo sie durch eine Vielzahl von durch die radialen Kanäle 34 geleiteten Druckluftströme zerteilt und vorzerstäubt wird. Weitere Einzelheiten über den Aufbau des Vorzerstäubungsabschnitts finden sich in dem US Patent 5 899 387. Dem Fachmann ist selbstverständlich klar, dass auch andere Konfigurationen und Verfahren für die Zerstäubung der Flüssigkeit verwendet werden können.

Um eine verbesserte Feinzerstäubung und Lenkung der Flüssigkeitspartikel zu einem gewünschten Sprühstrahlmuster zu erreichen, ist unmittelbar stromabwärts des Vorzerstäu bungsabschnitts 26 eine Luftführungskappe 35 befestigt. Im vorliegenden Fall ist die dargestellte Luftführungskappe 35 einstückig gestaltet und umfasst einen zylindrischen Mantel oder Grundkörper 36, der mit einer stromaufwärts gelegenen Kammer 38 versehen ist, die ein stromabwärts gelegenes Ende des Düsenkörpers 12 aufnimmt. Die Kammer 38 der Luftfüh rungskappe wird durch einen stromaufwärts gelegenen zylin drischen Abschnitt 39 und einen zentralen nach innen sich kegelförmig oder konisch verjüngenden Abschnitt 40 be grenzt, der mit einem zentralen Flüssigkeitskanal 41 kommu niziert.

Die Luftführungskappe 35 ist auf dem Düsenkörper 12 befestigt, wobei der zentrale Flüssigkeitskanal 41 strö mungsmäßig mit der Expansionskammer 32 und dem stromauf wärts gelegenen Abschnitt der Luftführungskappe 35, der die ringförmige Kammer 33 um das Abströmende des Düsenkörper 12 bildet, in Verbindung steht. Das Abströmende des Düsenkör pers 12 ist innen kegelförmig verjüngt, um bei Zusammen treffen mit dem konisch verjüngten Abschnitt 40 der Luft führungskappe 35 mit diesem zusammenzupassen. Eine in einer ringförmigen Nut um das Abströmende des Düsenkörpers 12 untergebrachte O-Ring-Dichtung 44 ist zwischen den Düsen körper 12 und den verjüngten Abschnitt 40 der Luftführungs kappe 35 eingelagert, um den zentralen Fluidkanal 41 gegen die umgebende ringförmige Luftkammer 33 abzudichten. Zur Befestigung der Luftführungskappe 35 an dem Düsenkörper 12 weist die Luftführungskappe 35 einen sich nach außen er streckenden Flansch 45 auf, der mit dem ringförmigen Siche rungsring 46 zusammenwirkt, der mittels einem Gewinde auf einem mit Außengewinde versehenen ringförmigen Abschnitt auf dem Düsenkörper 12 befestigt ist.

Der zentrale Flüssigkeitskanal 41 der Luftführungs kappe 35 ist mit einer länglichen Ausstoßöffnung 48, die durch einen Querschlitz gebildet ist, über einen konischen, am Abströmende der Luftführungskappe 35 gelegenen Abschnitt 50 strömungsmäßig verbunden, um ein flaches Sprühstrahlmus ter hervorzubringen. Um beim Austreten des flachen Sprüh strahlmusters eine Beeinträchtigung durch die Luftführungs kappe 35 zu vermeiden, weist die Luftführungskappe 35 an den gegenüberliegenden Enden der länglichen Ausstoßöffnung 48 sich nach rückwärts abgeschrägt Seiten 51 auf.

Ferner ist die Luftführungskappe 35 mit einem Paar von diametral gegenüberliegenden, in Längsrichtung verlaufenden Luftkanälen 55 ausgerüstet, die stromabwärts der äußeren ringförmigen Kammer 33 miteinander kommunizieren, so dass ein Teil der durch die Kanäle 16 und zu der ringförmigen Kammer 33 geleiteten Luft den Vorzerstäubungsabschnitt 26 umgeht. Jeder der Luftkanäle 55 in dem dargestellten Aus führungsbeispiel erstreckt sich jeweils in eine nach vorne gerichtete Verlängerung 56 der Luftführungskappe 35 und ist mit einer jeweiligen Ausstoßöffnung 60 strömungsmäßig ver bunden.

Erfindungsgemäß ermöglicht der Aufbau der Luftfüh rungskappe 35 eine Lenkung von komprimierten Luftströmen aus den Ausstoßöffnungen der Luftkanäle in einer Weise, dass eine weitere Atomisierung des vorzerstäubten Stromes und eine kontrollierte Verbreiterung des Sprühmusters er reicht wird, während die Anforderungen an die Luftstrommen ge und den Druck so weit wie möglich vermindert werden. Zu diesem Zweck weist die Luftführungskappe 35, wie in Fig. 5 dargestellt, quer oder radial gegenüberliegende Ablenkflä chen 61 auf, die im Zusammenwirken mit nach innen hin ko nisch verjüngten Ablenkflächen 62 die komprimierten Luft ströme gegen entgegengesetzte Seiten des ausgestoßenen, vorzerstäubten Fluidstromes nach innen auf einen möglichst nahe bei der zentralen Ausstoßöffnung 30 liegenden Punkt lenken. Die quer verlaufenden äußeren Ablenkflächen 61 wer den im vorliegenden Fall durch nach innen gerichtete ra diale Flansche 64 gebildet, die sich quer an dem Ende eines jeden Luftkanals 55 erstrecken. Die radialen Flansche 64 weisen gekrümmte Außenflächen, die dem Durchmesser des Man tels 36 der Luftführungskappe 35 entsprechen, und gekrümmte innere Flächen 65 mit einem diametralen Abstand "d" auf, wie in Fig. 5 zu sehen. Um eine ausreichende Querablenkung der Luftströme, die durch die axialen Luftkanäle 55 gelan gen, zu schaffen, so dass zumindest ein Teil der Luft auf die nach innen verjüngten Ablenkflächen 62 auftrifft und von diesen abgelenkt wird, ist der diametrale Abstand "d" zwischen den inneren gekrümmten Flächen 65 der Flansche 64 vorzugsweise kleiner als der diametrale Abstand "f" der Längsachsen der Luftkanäle 55, wie ebenfalls in Fig. 5 dar gestellt ist.

In Übereinstimmung mit der Erfindung erstrecken sich die konisch verjüngten Ablenkflächen 62 von den inneren Seiten einer jeden Luftkanalausstoßöffnung 60 her in eine Stromabwärtsrichtung. Im vorliegenden Fall werden die ver jüngten Ablenkflächen 62 durch kegelstumpfförmige Flanken von axialen Verlängerungen der Luftführungskappe 35 gebil det, die mit flachen Stirnseiten 69 enden. Es ist ersicht lich, dass komprimierte Luftströme, die durch die Luftfüh rungskappenkanäle 55 strömen, schließlich auf die quer ge legenen radialen Ablenkflächen 61 auftreffen und von den verjüngten Ablenkflächen 62 radial nach innen gelenkt wer den. Vorzugsweise sind die Abmessungen der Luftkanalaus stoßöffnungen 60 ausreichend klein gewählt, damit die kom binierte Wirkung der quer verlaufenden bzw. der geneigten Ablenkflächen 61, 62 die Luft zwar kraftvoll, jedoch kon trolliert gegen die gegenüberliegenden Seiten in Richtung auf einen nahe bei der zentralen Ausstoßöffnung liegenden Punkt zu lenken.

Es hat sich herausgestellt, dass sich eine optimale Sprühperformance erreichen lässt, indem drei wichtige Va riablen bei der Konstruktion geeignet gewählt werden, näm lich die radialen Abmessungen der quer verlaufenden Ablenk flansche 64, die durch den diametralen Abstand "d" bestimmt sind, der Abstand "l" zwischen den axialen Stirnflächen 69 und den Ablenkflächen 62 bzw. den quer verlaufenden Flan schen 61, und dem Winkel α zwischen den Ablenkflächen 62 bezüglich der Längsachse der Luftführungskappe 35. Vorzugs weise ist der diametrale Abstand "d", d. h. der in Durch messerrichtung gemessen Abstand, der Flanken der quer ver laufenden Ablenkflansche 64 kleiner bemessen als der diame trale Abstand "f" der Achsen der Luftkanäle 55. Ein solches Verhältnis der Ablenkflansche 64 bezüglich der Achsen der Luftkanäle 55 stellt sicher, dass sich die Ablenkflansche 64 wenigsten eine gewisse Distanz über die Achsen der Luft kanäle 55 hinaus radial nach innen erstrecken, um so einen wesentlichen Anteil der durch die Luftkanäle 55 geleiteten Luft abzulenken. Der Abstand "l" zwischen dem axialen Ende der Ablenkflächen 62 und den quer verlaufenden Flanschen 61 sollte vorzugsweise möglichst gering gehalten werden, bei spielsweise in der Größenordnung des halben Durchmessers "a" des Luftkanals 55 oder weniger. Bei Berücksichtigung dieser Konstruktionsparameter hat sich gezeigt, dass sich der Winkel α der Ablenkflächen 62 abhängig von der ge wünschten Breite eines flachen Sprühmusters variieren lässt. Eine Vergrößerung des Winkels α bewirkt, dass die komprimierten Luftströme näher an der zentralen Ausstoßöff nung 48 aufeinandertreffen, wodurch die Wirkung einer Ver breiterung des flachen Sprühmusters erhöht wird. Eine Ver kleinerung des Winkels α der inneren verjüngten Ablenkflä chen 62 führt dazu, dass der Luftstrom auf den vorzerstäub ten, ausgestoßenen Fluidstrom in größerem Abstand als die zentrale Ausstoßöffnung 48 auftrifft, und hierdurch die Breite des Sprühmusters im Verhältnis reduziert wird. Auf grund der quer verlaufenden Ablenkflächen 61 gilt jedoch für sämtliche Winkel α der Ablenkflächen 62, dass das Auf einandertreffen der Luftströme die Atomisierung fördert und die Breite des ausgestoßenen Sprühmusters beeinflusst.

Folglich ist ersichtlich, dass sich die Konstruktion der Luftführungskappe 35 durch Variation des Winkels der inne ren konisch verjüngten Ablenkflächen 62 ohne Weiteres an spezielle Sprühanwendungserfordernisse anpassen lässt.

In der Praxis hat sich ferner gezeigt, dass Sprühdü senanordnungen, die Luftführungskappen 35 gemäß der vorlie genden Erfindung verwenden, bei verhältnismäßig niedrigen Drücken und Flussraten effizient betrieben werden können. Wirkungsvolle Zerstäubung und Kontrolle von flachen Sprüh mustern lassen sich bereits bei einem Luftdruck von unter 10 psi und schon bei niedrigen Flussraten von 3 s. c. f. m. erreichen. Derartige Betriebsbedingungen erlauben den Ein satz von relativ preisgünstigen Niederdruckverdichtern für die Erzeugung des Luftstroms, im Gegensatz zu kostspieligen Kompressoren, wie sie typischerweise in Industrieanwendun gen erforderlich sind.

Weiter wird der Fachmann es als vorteilhaft ansehen, dass die erfindungsgemäße Luftführungskappe 35 trotz ihrer Eignung für hoch effizienten Gebrauch in luftunterstützten Sprühdüsenanordnungen, dennoch eine äußerst wirtschaftliche Herstellung erlaubt. So lassen sich die Luftkanäle 55 von einem stromaufwärts gelegenen Ende her durch Sackbohrungen fertigen, während das Abströmende der Luftführungskappe durch herkömmliches Kernbohren bearbeitet werden kann, um die Ablenkflächen und Ausstoßöffnungen zu formen. Folglich lassen sich die Präzisionsausstoßöffnungen und die Ablenk flächen in nicht mehr als zwei Bearbeitungsschritten ferti gen. Alternative eignet sich der Aufbau der Luftführungs kappe auch für eine ökonomische Herstellung durch Kunst stoffspritzverfahren, da sich das Formwerkzeug in axialer Richtung entfernen lässt.

Es wird nun noch auf die Fig. 6-9 eingegangen, die ein alternatives Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigen, wo bei ähnliche Teile mit den entsprechenden Bezugszeichen be zeichnet sind, jedoch um den Buchstaben "a" erweitert. Die Sprühdüsenanordnung 10a umfasst einen Düsenkörper mit einem Flüssigkeitslenkelement 75 anstelle des Vorzerstäubungs abschnitts, derart, dass ein Flüssigkeitsstrom direkt in die Luftführungskappe ohne vorherige luftunterstützte Zerstäu bung ausgestoßen wird, um außerhalb der Luftführungs kappe 35a der Interaktion von gegenüberliegende Druckluft ströme in der oben beschriebenen Weise ausgesetzt zu wer den. Das dargestellte Flüssigkeitslenkelement 75 ist in nerhalb eines ringförmigen aufgesetzten Gehäuselementes 76 angeordnet, das über eine Gewinde mit einem Grundkörper element 78 verbunden ist, an das Flüssigkeitszufuhrleitun gen angeschlossen werden können. Das Flüssigkeitslenkele ment 75 umfasst ein stromaufwärts gelegenes Ende 79, das mit einem Flüssigkeitszufuhrkanal 82 kommuniziert und ein Abströmende 80 mit reduziertem Durchmesser, das in eine zentrale Öffnung der Luftführungskappe 35a eingepasst ist. Das Flüssigkeitslenkelement 75 wird in der Kammer 85 mit tels einer Vielzahl von radial angeordneten Rippen 88 ge stützt, die zwischen diesen einen axialen Luftstrom in die Luftführungskappe 35a hinein ermöglichen.

Im vorliegenden Beispiel ist die Luftführungskappe 35a an dem aufgesetzten Düsenkörperelement 76 zwischen den Rip pen 88 des Flüssigkeitszufuhrelements 75 und dem ringförmi gen Flansch 89 des Düsenkörperelements 76 befestigt, wobei eine O-Ring-Dichtung 90 zwischen den Flansch 89 und den Rückhalteflansch 45a der Luftführungskappe 35a eingefügt ist. Ähnlich wie in dem weiter oben beschriebenen Ausfüh rungsbeispiel weist die Luftführungskappe 35a ein Paar von diametral gegenüberliegenden Luftkanälen 55a auf, die je weils mit einer entsprechenden Ausstoßöffnung 60a kommuni zieren und Druckluftströme zum Aufprallen auf die gegen überliegenden Flanken des Flüssigkeitsausstoßstroms lenken. Ähnlich wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel, weist die Luftführungskappe 35a quer verlaufende und ko nisch verjüngte Ablenkflächen 61a, 62a auf, die die Luft ströme kontrolliert nach innen gegen den Flüssigkeitsstrom lenken, um die Zerstäubung der Flüssigkeit zu fördern und die Breite des ausgestoßenen flachen Sprühmuster zu ver größern.

Aus dem Vorausgehenden ist zu ersehen, dass die luft unterstützte Sprühdüsenanordnung der vorliegende Erfindung eine verbesserte Luftführungskappe aufweist, die einen ver besserte Zerstäubung von Flüssigkeitspartikeln bewirkt und eine verbesserte Steuerung der Verteilung und des Musters beim Sprühen ermöglicht, während ein verhältnismäßig nied riger Luftdruck und eine geringe Flussraten erforderlich sind, die durch kostengünstige Niederdruckverdichter oder Gebläse erzeugt werden können. Ferner ermöglicht die Luft führungskappe die Erzeugung von breiteren flachen Sprüh mustern mit verbesserter Kontrolle und Lenkung der Flüssig keitspartikel. Obwohl die Luftführungskappe Präzisions-Aus stoßöffnungen und Ablenkflächen aufweist, lässt sie sich mittels spanender Bearbeitung und/oder Kunststoffspritz verfahren wirtschaftlich herstellen.

Eine luftunterstützte Sprühdüsenanordnung weist eine Luftführungskappe auf, die dazu dient, ein breites, flaches Sprühstrahlmuster mit einem verbesserten Aufbrechen der Tröpfchen zu schaffen, wobei verhältnismäßig niedrige Luft strömungsraten und Drücke erforderlich sind. Die Luftfüh rungskappe weist zwei in Längsrichtung sich erstreckende Luftführungswege an gegenüberliegenden Seiten einer zen tralen Auslassöffnung für den Flüssigkeitsstrom auf. Die Luftströmungskanäle weisen jeweils Auslassöffnungen auf, die durch einen entsprechenden querverlaufenden Deflektor flansch und einen benachbarten nach innen abgeschrägte De flektorfläche begrenzt sind, die miteinander zusammenwir ken, um die unter Druck stehenden Luftströme abzulenken, und nach innen zu dem ausgegebenen Flüssigkeitsstrom zu leiten, um die Flüssigkeit zu atomisieren und in wohlde finiertes Sprühstrahlmuster zu leiten.

Claims

1. Luftunterstütze Sprühdüsenanordnung
mit einem Düsenkörper mit einem Flüssigkeitseinlass kanal und einem Gaseinlasskanal,
mit einer Luftführungskappe, die stromabwärts des Dü senkörpers angeordnet ist,
wobei die Düsenanordnung eine Flüssigkeitsauslassöff nung aufweist, die strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitsein lasskanal in Verbindung steht, um einen Flüssigkeitsstrom axial durch die Luftführungskappe hindurch abzugeben und die Luftführungskappe zwei diametral einander gegen überliegende und in Längsrichtung sich erstreckende Luftka näle zu gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitsauslass öffnung aufweist,
jeder Luftkanal einen quer sich erstreckenden Deflek torflansch an einem axialen Ende aufweist,
die Deflektorflansche radial innenliegende Seitentra gen, die diametral um eine Stück voneinander beabstandet sind, das kleiner ist als der diametrale Abstand der Ach sen, der in Längsrichtung sich erstreckenden Luftkanäle, so dass wesentliche Teile des Luftstroms, die durch die Luft kanäle gelangen, auf die quer sich erstreckenden Deflektor flansche auftreffen und nach innen zu umgeleitet werden, um von entgegengesetzten Seiten auf den aus der Auslassöffnung kommenden Flüssigkeitsstrom auftreffen, um den Flüssig keitsstrom zu atomisieren und in ein vorbestimmtes Sprüh muster zu formen.

2. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Luftführungskappe nach innen abge schrägte Deflektorflächen trägt, die unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse der Luftkanäle verlaufen, dass jeweils eine Deflektorfläche jeweils einer zugehörigen querverlaufenden Deflektorfläche gegenübersteht, um die Luft zu führen, die durch die querverlaufende Deflektorflä che in Richtung auf den abgegebenen Flüssigkeitsstrom ge richtete wird.

3. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass sich die Deflektorflächen jeweils nach innen in eine stromabwärtsgerichtete Richtung ausgehend von einer inneren radialen Seite der entsprechenden Luftaus lassöffnung erstrecken.

4. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass deren Deflektorflansch einander gegen überliegende gekrümmte Seiten aufweist, wobei der Krüm mungsdurchmesser dem diametralen Abstand zwischen den De flektorflächen entspricht.

5. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauslassöffnung eine längliche Gestalt hat, um ein flaches Sprühstrahlmuster zu erzeugen, und dass die Luftauslassöffnungen Luftströme ge gen einander gegenüberliegende Seiten des abgegebenen Flüs sigkeitssprühstrahls richten, um die Öffnungsweite des fla chen Sprühstrahlmuster zu verbreitern.

6. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass die Luftkanalauslassöffnungen jeweils von einer radial inneren Seite eines der querverlaufenden Deflektorflansche begrenzt sind und dass eine äußere ra diale Fläche der Deflektorfläche unter einem spitzen Winkel zu der Achse der Luftführungskappe abgeschreckt ist.

7. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 6, dadurch ge kennzeichnet, dass die abgeschrägten Deflektorflächen je weils durch eine äußere gekrümmte Seite einer entsprechen den stromabwärts gelegenen kegelstumpfförmigen Verlängerung der Luftführungskappe gebildet sind.

8. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 5, dadurch ge kennzeichnet, dass Flüssigkeitsauslassöffnung durch einen Querschlitz in einer stromabwärts gelegenen axialen Verlän gerung der Luftführungskappe gebildet ist.

9. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass der Düsenkörper einen Pre-Atomisierungs abschnitt aufweist, innerhalb dessen unter Druck stehende Ströme aus Flüssigkeit und in die Flüssigkeit eingeführte Luft kräftig miteinander zu einer voratomisierten Flüssig keit vermischt werden, dass die Flüssigkeitsauslassöffnung strömungsmäßig mit dem Atomisierungsabschnitt in Verbindung steht, um den voratomisierten Flüssigkeitsstrom durch die Luftführungskappe auszugeben.

10. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Flüssigkeitsauslassöffnung zentral innerhalb der Luftführungskappe ausgebildet ist und strö mungsmäßig mit dem Pre-Atomisierungsabschnitt in Verbindung steht, um eine voratomisierte Strom axial durch die Luft führungskappe auszugeben.

11. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, dass ein Flüssigkeitszuführteil innerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist, der in stromabwärts liegendes Ende aufweist, das strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitsein lasskanal in Verbindung steht, und zu dem ein stromabwärts gelegenes Ende gehört, das sich axial innerhalb der Luft führungskappe befindet, um einen unter Druck stehenden Flüssigkeitsstrom axial durch die Luftführungskappe auszu geben.

12. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die Deflektorflansche stromabwärts von den axialen Enden der abgeschrägten Deflektorflächen um einige Stücke beabstandet sind, dass nicht größer ist als der halbe Durchmesser des Luftführungskanals.

13. Luftunterstütze Sprühdüsenanordnung
mit einem Düsenkörper mit einem Flüssigkeitseinlass kanal und einem Gaseinlasskanal,
mit einer Luftführungskappe, die stromabwärts des Dü senkörpers angeordnet ist,
wobei die Düsenanordnung eine Flüssigkeitsauslassöff nung aufweist, die strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitsein lasskanal in Verbindung steht, um einen Flüssigkeitsstrom axial durch die Luftführungskappe hindurch abzugeben und die Luftführungskappe zwei diametral einander gegen überliegende und in Längsrichtung sich erstreckende Luftka näle zu gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitsauslass öffnung aufweist,
jeder Luftkanal einen quer sich erstreckenden Deflek torflansch an einem axialen Ende aufweist, um einen durch die Luftkanäle geleiteten Lufstrom radial nach innen ab zulenken,
die Luftführungskappe zwei nach innen abgeschrägte Deflektorflächen aufweist, die sich radial nach innen und in Stromabwärtsrichtung unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse der Luftkanäle erstrecken, und
jeder Deflektorfläche eine entsprechende querverlau fenden Deflektorfläche gegenübersteht, um Luft zu führen, die von den querverlaufenden Deflektorflächen nach innen in Richtung auf den ausgegebenen Flüssigkeitsstrom geleitet wird, um den Flüssigkeitsstrom zu atomisieren und ihm ein vorbestimmtes Sprühstrahlmuster zu erteilen.

14. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Deflektorflächen jeweils in Stromabwärtsrichtung nach innen von einer inneren radialen Seite des entsprechenden Luftkanalauslassöffnung erstrecken.

15. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass jede Luftkanalauslassöffnung durch eine radial innere Seite eines der querverlaufenden Deflek torflansch sowie eine äußere radiale Seite einer der abge schrägten Deflektorflächen begrenzt ist.

16. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die abgeschrägten Deflektorflächen jeweils durch eine äußere gekrümmte Seite einer entspre chenden stromabwärtsgelegenen kegelstumpfförmigen Verlänge rung der Luftführungskappe gebildet sind.

17. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper einen Pre-Atomisie rungsabschnitt aufweist, innerhalb dessen unter Druck ste hende Ströme von Flüssigkeit und Luft, die in den Flüssig keitsstrom eingeführt wird, kräftig miteinander zu einer voratomisierten Flüssigkeit vermischt werden, und dass die Flüssigkeitsauslassöffnung mit dem Atomisierungsabschnitt strömungsmäßig in Verbindung steht, um die voratomisierten Flüssigkeitsstrom durch die Luftführungskappe auszugeben.

18. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Deflektorflansche stromabwärts von den axialen Enden der abgeschrägten Deflektorflansche ein Stück weit beabstandet sind, das nicht größer ist als der halbe Durchmesser der Luftkanäle.

19. Luftunterstützte Sprühdüsenanordnung
mit einem Düsenkörper mit einem Flüssigkeitseinlass kanal und einem Gaseinlasskanal,
mit einer Luftführungskappe, die stromabwärts des Dü senkörpers angeordnet ist,
wobei die Düsenanordnung eine Flüssigkeitsauslassöff nung aufweist, die strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitsein lässkanal in Verbindung steht, um einen Flüssigkeitsstrom axial durch die Luftführungskappe hindurch abzugeben und
die Luftführungskappe zwei diametral einander gegen überliegende und in Längsrichtung sich erstreckende Luftka näle zu gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitsauslass öffnung aufweist,
die Luftführungskanäle jeweils Auslassöffnungen haben, die durch einen nach innen gerichteten radial verlaufenden Querflansch an einem Ende des Luftkanals und eine nach in nen abgeschrägte Deflektorfläche an einer inneren radialen Seite begrenzt sind, die sich unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse des Luftkanals erstreckt, und
die querverlaufenden Deflektorflansche und die abge schrägten Deflektorflächen zusammenwirken, um Luft radial nach innen in Richtung auf einen ausgegebenen Flüssigkeits strom zu richten, um den Flüssigkeitsstrom zu atomisieren und ihm ein vorgegebenes Sprühstrahlmuster zu erteilen.

20. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 9, dadurch ge kennzeichnet, dass die Deflektorflansche von den axialen Enden der abgeschrägten Deflektorflächen ein stückweit axial beabstandet sind, das nicht größer ist als der halbe Durchmesser der Luftführungskanäle.

21. Luftunterstützte Sprühdüsenanordnung
mit einem Düsenkörper mit einem Flüssigkeitseinlass kanal und einem Gaseinlasskanal,
mit einer Luftführungskappe, die stromabwärts des Dü senkörpers angeordnet ist,
wobei die Düsenanordnung eine Flüssigkeitsauslassöff nung aufweist, die strömungsmäßig mit dem Flüssigkeitsein lasskanal in Verbindung steht, um einen Flüssigkeitsstrom axial durch die Luftführungskappe hindurch abzugeben und
die Luftführungskappe zwei diametral einander gegen überliegende und in Längsrichtung sich erstreckende Luftka näle zu gegenüberliegenden Seiten der Flüssigkeitsauslass öffnung aufweist,
die Luftführungskanäle jeweils querverlaufenden De flektorflansche aufweisen, um durch die Luftführungskanäle strömende Luft, radial nach innen abzulenken,
die Luftführungskappe zwei nach innen abgeschrägte Deflektorflächen aufweist, die sich radial nach innen und in Richtung stromabwärts unter einem spitzen Winkel zu der Längsachse der Luftführungskanäle erstrecken,
jede abgeschrägte Deflektorfläche, jeweils einem zu gehörigen querverlaufenden Deflektorflansch gegenübersteht, um die Luft zu führen, die durch die querverlaufenden De flektorflansche nach innen in Richtung auf den ausgegebenen Flüssigkeitsstrom gerichtet sind, um den Flüssigkeitsstrom zu atomisieren und ihm ein vorgegebenes Sprühmuster zu er teilen, und
die Deflektorflansche von den axialen Enden der abge schrägten Deflektorflächen ein Stück weit stromabwärts be abstandet sind, das nicht größer ist, als der halbe Durch messer der Luftführungskanäle.