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Technisches
Gebiet
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Die
Erfindung betrifft eine Treibdüse
und eine Fangdüse
für einen
pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver.
Die Erfindung betrifft zudem einen pneumatisch betriebenen Injektor
zum Fördern
von Beschichtungspulver mit den erfindungsgemäßen Treib- und Fangdüsen.
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Um
Werkstücke
mit Beschichtungspulver oder kurz Pulver zu beschichten, wird das
Pulver aus einem Pulvervorratsbehälter mit Hilfe einer Pulverfördervorrichtung
zu einer Pulversprühpistole
transportiert und dort mit der Pulversprühpistole auf das Werkstück aufgebracht.
Die Pulverfördervorrichtung, welche
im Folgenden auch als Injektor bezeichnet wird, fördert dass
Pulver mit Hilfe von Förderluft
aus dem Pulvervorratsbehälter.
Dabei strömt
im Inneren des Injektors das Gemisch aus Förderluft und Pulver durch einen
Pulverkanal einer Fangdüse,
wobei mit Hilfe der Fangdüse
dem Pulver-Förderluftgemisch zusätzlich Dosierluft
beigemischt wird, um einen definierten Gesamtluftstrom zu erreichen.
Aus dem Stand der Technik
DE
20 2004 019 438 sind eine solche Pulverfördervorrichtung
und eine Fangdüse
für die
Pulverfördervorrichtung
bekannt.
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Darstellung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Treibdüse für einen pneumatisch betriebenen
Injektor zum Fördern
von Beschichtungspulver anzugeben, mit der mit möglichst wenig Förderluft
möglichst viel
Pulver gefördert
werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch eine Treibdüse
für einen
pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
1 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Treibdüse für einen pneumatisch
betriebenen Injektor zum Fördern
von Beschichtungspulver weist einen stromaufwärts angeordneten Förderlufteinlass
und einen damit verbundenen stromabwärtigen Kanalabschnitt mit einem
Förderluftauslass
auf, wobei der Durchmesser des stromabwärtigen Kanalabschnitts maximal
1,4 mm beträgt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Fangdüse für einen
pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver
anzugeben, bei der der Verschleiß durch das zu fördernde
Pulver möglichst
gering ist und mit der eine optimale Umsetzung von kinetischer Energie
in potentielle Energie erfolgen kann, so dass das Pulver mit einem
Pulverschlauch mit kleinem Querschnitt über große Distanzen transportierbar
ist.
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Die
Aufgabe wird durch eine Fangdüse
für einen
pneumatisch betriebenen Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver
mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch
5 gelöst.
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Die
erfindungsgemäße Fangdüse für einen pneumatisch
betriebenen Injektor zum Fördern
von Beschichtungspulver weist einen Einlass und einen nachfolgenden
ersten Kanalabschnitt auf, welcher zum Mischen von Beschichtungspulver
mit Förderluft vorgesehen
ist, wobei der Durchmesser des ersten Kanalabschnitts konstant ist
und maximal 3,5 mm beträgt.
Zudem weist die erfindungsgemäße Fangdüse einen
zweiten Kanalabschnitt auf, der konisch verläuft und sich stromabwärts an den
ersten Kanalabschnitt anschließt.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den abhängigen Patentansprüchen angegebenen
Merkmalen.
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Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Treibdüse ist ein
stromaufwärtiger
Kanalabschnitt vorgesehen, der zwischen dem Förderlufteinlass und dem stromabwärtigen Kanalabschnitt
angeordnet ist und dessen Durchmesser größer als der Durchmesser des
stromabwärtigen
Kanalabschnitts ist.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Treibdüse verjüngt sich
die Außenkontur
der Treibdüse
zum Förderluftauslass
hin. Dadurch wird der durch die Treibdüse gebildete Strömungswiderstand
für das
angesaugte Pulver geringer und der Wirkungsgrad steigt.
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Darüber hinaus
kann bei der erfindungsgemäßen Treibdüse der Förderlufteinlass
mit einer ringförmigen
Ausnehmung verbunden sein, die sich auf der Außenseite der Treibdüse befindet.
Dies hat den Vorteil, dass beim Einbau der Treibdüse in den
Injektor nicht auf die Lage des Förder lufteinlasses geachtet
werden muss, weil dieser grundsätzlich
immer über
die ringförmige
Ausnehmung mit Förderluft
versorgbar ist.
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Bei
einer Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fangdüse beträgt die Länge des
ersten Kanalabschnitts zwischen 10 und 14 mm.
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Bei
einer anderen Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fangdüse weist
der Einlass einen Radius auf, der zwischen 0,5 und 2,0 mm liegt.
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Bei
einer weiteren Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fangdüse ist eine
Schulter vorgesehen, um die Lage der Fangdüse im Injektor vorzugeben,
wobei die Schulter einen Kanal für
Dosierluft aufweist.
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Zudem
ist es von Vorteil, wenn bei der erfindungsgemäßen Fangdüse eine erste zylinderförmige Führungsfläche und
eine davon beabstandete zweite zylinderförmige Führungsfläche vorgesehen sind und die
Schulter eine konisch ausgebildete Seite aufweist. Die Führungsflächen und
die konisch ausgebildete Seite sind vorgesehen, um die Lage der
Fangdüse
im Injektor vorzugeben. Die Schulter ist im Injektorgehäuse einspannbar.
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Vorteilhafterweise
weist die Schulter der erfindungsgemäßen Fangdüse eine weitere konisch ausgebildete
Seite auf. Damit kann die Fangdüse
im Injektor präzise
zentriert werden.
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Darüber hinaus
kann ein pneumatisch betriebener Injektor zum Fördern von Beschichtungspulver vorgesehen
sein, der eine Ausführungsform
der oben genannten Treibdüse
und eine Ausführungsform
der oben genannten Fangdüse
aufweist, wobei der Abstand zwischen dem Förderluftauslass der Treibdüse und dem
stromaufwärtigen
Anfang des Mischrohrs der Fangdüse
maximal 4 mm beträgt.
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Des
Weiteren wird ein Verfahren zum Betreiben des oben genannten Injektors
angegeben, bei dem der Injektor mit einem Förderluftstrom und einem Dosierluftstrom
betrieben wird, wobei die Summe aus Förderluftstrom und Dosierluftstrom
zwischen 1,0 und 4,0 m3 pro Stunde liegt.
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Bei
dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betreiben des Injektors kann zudem vorgesehen sein, dass der
Förderluftstrom
zwischen 0,7 und 4,0 m3 pro Stunde liegt.
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Schließlich kann
bei dem erfindungsgemäßen Verfahren
zum Betreiben des Injektors auch vorgesehen sein, dass der Injektor
mit einem Luftdruck zwischen 2 und 7 bar betrieben wird.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Im
Folgenden wird die Erfindung mit mehreren Ausführungsbeispielen anhand von
vier Figuren weiter erläutert.
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1 zeigt
eine Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Injektors
zum Fördern
von Beschichtungspulver im Querschnitt.
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2 zeigt
den erfindungsgemäßen Injektor in
einer dreidimensionalen Ansicht.
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3 zeigt
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Treibdüse im Querschnitt.
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4a bis 4g zeigen
eine Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Fangdüse in der
Draufsicht, in der Seitenansicht, im Querschnitt und in dreidimensionalen
Ansichten.
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Wege zur Ausführung der
Erfindung
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1 zeigt
eine mögliche
Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Pulverfördervorrichtung
im Querschnitt. Die Längsachse
des Injektors ist mit LA gekennzeichnet. Über einen Förderluftanschluss 5, welcher über eine
Schraubverbindung 6 mit dem Gehäuse 4 des Injektors
verbunden ist, wird Förderluft FL
durch einen Förderluftkanal 7 zu
einer Treibdüse 1 geleitet.
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Zusätzlich zum
Förderluftanschluss 5 ist
am Injektor ein Dosierluftanschluss 8 vorgesehen, welcher über eine
Schraubverbindung 9 mit dem Gehäuse 4 verschraubt
ist, und einen Dosierluftkanal 10 aufweist. Über den
Dosierluftkanal 10 wird Dosierluft DL in einen weiteren
Dosierluftkanal 14 geleitet, welcher durch die Mantelfläche einer
Fangdüse 2 und das
Gehäuse 4 gebildet
wird.
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Der
Abstand 11 zwischen dem Förderluftauslass der Treibdüse 1 und
dem Anfang des Mischrohrs 2.2 der Fangdüse 2 beträgt maximal
4,0 mm und vorzugsweise 3,0 mm.
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Auf
den Ansaugstutzen 15 kann ein Ansaugrohr gesteckt werden,
welches in 1 nicht gezeigt ist. Um das
Ansaugrohr im Bereich des Ansaugstutzens 15 abzudichten,
sind zwei Dichtungen 19.1 und 19.2 am Ansaugstutzen 15 vorgesehen.
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In 2 ist
die Ausführungsform
des Injektors gemäß 1 in
einer dreidimensionalen Ansicht gezeigt.
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Die
Treibdüse 1 ist
in 3 in einer vergrößerten Form im Querschnitt
dargestellt. Die Treibdüse 1 weist
einen Förderlufteinlass 11.1 auf,
an den sich nacheinander ein stromaufwärtiger Kanalabschnitt 11.2,
ein mittlerer Kanalabschnitt 11.3 und ein stromabwärtiger Kanalabschnitt 11.4 anschließen. Am
Ende des stromabwärtigen
Kanalabschnitts 11.4 befindet sich der Förderluftauslass,
welcher auch als Treibdüsenauslass
bezeichnet wird. Die Förderluft FL
wird somit vom Förderluftkanal 7 kommend
durch den Förderlufteinlass 11.1,
den stromaufwärtigen
Kanalabschnitt 11.2, den mittleren Kanalabschnitt 11.3 und
den stromabwärtigen
Kanalabschnitt 11.4 geleitet und strömt dann aus dem Treibdüsenauslass
in Richtung der Fangdüse 2.
Während
die Förderluft
FL zur Fangdüse 2 strömt, nimmt
sie über
den Ansaugkanal 3 des Injektors Pulver P auf. Dadurch wird
Pulver P durch den Ansaugkanal 3, welcher sich im Ansaugrohr 15 des
Injektors befindet, angesaugt.
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Um
den Förderluftkanal 7, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 nach
außen
abzudichten, ist zwischen der Treibdüse 1 und dem Gehäuse 4 ein
Dichtring 18.1 vorgesehen. Um sicher zu stellen, dass die
Förderluft
FL ausschließlich
durch den Förderluftkanal 7, 11.1, 11.2, 11.3, 11.4 in
den Ansaugkanal 3 des Injektors strömt, ist zwischen der Treibdüse 1 und
dem Gehäuse 4 ein
weiterer Dichtring 18.2 vorgesehen.
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In
einer Ausführungsform
der Treibdüse 1 hat
der stromaufwärtige
Kanalabschnitt 11.2 einen konstanten Durchmesser d0 und der stromabwärtige Kanalabschnitt 11.4 einen
konstanten Durchmesser d1.
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Der
stromaufwärtige
Kanalabschnitt 11.2 hat einen Durchmesser d0,
der im Bereich von 1,5 mm bis 3,0 mm liegt. Der stromabwärtige Kanalabschnitt 11.4 der
Treibdüse 1 hat
einen Durchmesser d1, der kleiner oder gleich
1,4 mm ist. Vorzugsweise beträgt der
Durchmesser d1 1,2 mm. Der mittlere Kanalabschnitt 11.3,
der den stromaufwärtigen
Kanalabschnitt 11.2 mit dem stromabwärtigen Kanalabschnitt 11.4 verbindet,
ist konisch geformt. Die Treibdüse 1 kann
als Drehteil hergestellt werden. Um den Förderluftkanal 11.2, 11.3, 11.4 herzustellen,
wird in die Treibdüse 1 ein
entsprechend geformtes Loch gebohrt. Anschließend wird die Bohrung auf einer
Seite mit Hilfe eines Pfropfens 17 luftdicht verschlossen.
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Darüber hinaus
weist die Treibdüse 1 auf
ihrer Außenseite
eine ringförmige
Ausnehmung 11.5 auf, über
die der Förderluftkanal 7 mit
dem Förderlufteinlass 11.1 verbunden
ist. Dies hat den Vorteil, dass beim Einbau der Treibdüse 1 in
den Injektor nicht auf die Lage des Förderlufteinlasses 11.1 geachtet
werden muss, weil dieser grundsätzlich
immer über
die ringförmige
Ausnehmung 11.5 mit Förderluft
FL versorgbar ist.
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Wie
in den 4a bis 4g zu
erkennen ist, weist die Fangdüse 2 eine
Schulter 2.8 mit einer ersten konisch verlaufenden Seite 2.6 und
einer zweiten konisch verlaufenden Seite 2.7 auf. In der Schulter 2.8 befinden
sich zwei Ausnehmungen 2.5, die als weitere Dosierluftkanäle dienen.
Die Dosierluft DL strömt
durch den Dosierluftkanal 10 und durch den weiteren Dosierluftkanal 14 sowie
durch die beiden Dosierluftkanäle 2.5 bis
zu einem Ringkanal 21, durch den sie entlang der Mantelfläche der
Fangdüse 2 gleichmäßig verteilt
wird. Der Ringkanal 21 wird durch die Mantelfläche der
Fangdüse 2 und
die Innenseite der Leithülse 12 gebildet.
Anschließend strömt die Dosierluft
DL durch einen Spalt, der sich zwischen der Mantelfläche der
Fangdüse 2 und
der Innenseite der Leithülse 12 befindet,
in einen Pulverschlauch 20 und wird dort mit dem Gemisch
aus Pulver P und Förderluft
FL vermischt.
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Zudem
weist die Fangdüse 2 eine
erste zylinderförmige
Führungsfläche 2.10 und
eine davon beabstandete zweite zylinderförmige Führungsfläche 2.11 auf. Die
beiden Führungsflächen 2.10 und 2.11 und
die konisch verlaufende Seite 2.6 sind vorgesehen, um die
Lage der Fangdüse 2 im
Injektor vorzugeben.
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4a zeigt
die erfindungsgemäße Fangdüse 2 in
der Draufsicht. 4b zeigt die Fangdüse 2 in
einer dreidimensionalen Ansicht und 4c die Fangdüse 2 in
der Seitenansicht. In 4d ist die Fangdüse 2 gegenüber der
Darstellung aus 4c um 90° gedreht gezeigt. Die 4e und 4f zeigen
die Fangdüse 2 nochmals
aus anderen Blickwinkeln in einer dreidimensionalen Ansicht. In 4g schließlich ist
die Fangdüse 2 im
Querschnitt dargestellt. Die Fangdüse 2 weist eine Mündung 2.1 mit
einem Radius R auf. Der Bereich der Mündung 2.1 erstreckt sich
somit von der stromaufwärtigen
Stirnseite der Fangdüse 2 stromabwärts in der
Fangdüse
bis zum Ende der Krümmung
mit dem Radius R. Unmittelbar an die Mündung 2.1 schließt sich
ein stromaufwärtiger
Kanalabschnitt 2.2 an, der auch als Mischrohr bezeichnet
wird. Daran wiederum schließt
sich ein konischer Kanalabschnitt 2.3 an, der als Diffusor ausgebildet
ist. Der Auslass des Diffusors ist mit dem Bezugszeichen 2.4 gekennzeichnet.
Der Radius R im Mündungsbereich 2.1 beträgt zwischen
0,5 und 2,0 mm. Der Radius R hat einen Einfluss auf den Pulverdurchsatz.
Die Länge 12 des
Mischrohrs 2.2 beträgt zwischen
10 und 14 mm. Vorzugsweise beträgt
sie 12 mm. Die Länge 12 des
Mischrohrs 2.2 ist somit die Länge des Bereichs, in dem der
Durchmesser d2 konstant ist. Der Durchmesser
d2 des Mischrohrs 2.2 ist kleiner
oder gleich 3,5 mm.
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Um
den Dosierluftkanal 10, 14 stromaufwärts gegenüber dem
Ansaugkanal 3 abzudichten, befindet sich am stromaufwärtigen Ende
der Fangdüse 2 eine
Dichtung 16.
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Die
Fangdüse 2 ist
zum Teil im Gehäuse 4 des
Injektors angeordnet und wird über
eine Leithülse 12 und
eine Überwurfmutter 13 mit
dem Gehäuse 4 des
Injektors verspannt.
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Die Überwurfmutter 13 weist
auf ihrer Innenseite ein Gewinde 13.1 auf, über das
sie mit dem Gehäuse 4 des
Injektors verschraubbar ist.
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Die
Leithülse
12 kann
innen aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen und
auf der Außenseite
von einer Schicht aus elektrisch leitendem Material oder einer elektrisch
leitenden Hülse umgeben
sein. Die elektrischen und mechanischen Eigenschaften einer solchen
elekt risch leitenden Hülse
sind im deutschen Gebrauchsmuster
DE
202 04 116 beschrieben. Statt dessen kann auch die gesamte
Leithülse
12 aus
einem elektrisch leitenden Material hergestellt werden.
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Die
Leithülse 12 kann
mittels der Überwurfmutter 13,
welche ebenfalls elektrisch leitend ist, am geerdeten Gehäuse 4 des
Injektors elektrisch befestigt sein. Dadurch wird elektrische Ladung,
die durch Reibung zwischen dem Pulver und dem Schlauch entsteht,
abgeleitet.
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Die
Leithülse 12 weist
am stromabwärtigen Ende
zwei Rippen 12.1 und 12.2 auf, die dazu dienen,
den Pulverförderschlauch 20 zu
fixieren. Es ist vorgesehen, dass die Leithülse 12 und die Überwurfmutter 13 bei
der Demontage am Schlauch 20 verbleiben. Wird also der
Schlauch 20 mit Hilfe der Überwurfmutter 13 vom
Injektorgehäuse 4 getrennt,
verbleiben die Überwurfmutter 13 und
die Leithülse 12 am
Schlauch 20, wohingegen die Fangdüse 2 im Injektorgehäuse 4 bleibt.
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Im
montierten Zustand drückt
die Überwurfmutter 13 die
konisch verlaufende Fläche 12.3 der Leithülse 12 auf
die ebenfalls konisch verlaufende Seite 2.7 der Fangdüse 2.
Dadurch wird die zweite konische verlaufende Seite 2.6 der
Fangdüse 2 auf einen
konischen Anschlag 4.1 gedrückt, der sich im Injektorgehäuse 4 am
stromabwärtigen
Ende befindet.
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Mit
Hilfe des erfindungsgemäßen Injektors kann
Pulver über
einen Pulverschlauch 20 mit einem Innendurchmesser von
7 bis 12 mm über
Distanzen von bis zu 30 m bis zur Pulversprühpistole gefördert werden.
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Die
vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden
Erfindung dient nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke
der Beschränkung
der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderungen
und Modifikationen möglich,
ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.
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- 1
- Treibdüse
- 2
- Fangdüse
- 2.1
- Mündung/Einlass
- 2.2
- Mischrohr
- 2.3
- Diffusor
- 2.4
- Auslass
- 2.5
- Dosierluftkanal
- 2.6
- erster
Außenkonus
- 2.7
- zweiter
Außenkonus
- 2.8
- Schulter
- 2.9
- Ringnut
- 2.10
- erste
zylindrische Führung
- 2.11
- zweite
zylindrische Führung
- 3
- Ansaugkanal
- 4
- Injektorgehäuse
- 4.1
- Innenkonus
- 5
- Förderluftanschluss
- 6
- Schraubverbindung
- 7
- Förderluftkanal
- 8
- Dosierluftanschluss
- 9
- Schraubverbindung
- 10
- Dosierluftkanal
- 11.1
- Förderlufteinlass
- 11.2
- stromaufwärtiger Kanalabschnitt
- 11.3
- mittlerer
Kanalabschnitt
- 11.4
- stromabwärtiger Kanalabschnitt
- 11.5
- ringförmige Ausnehmung
- 12
- Leithülse
- 12.1,
12.2
- Rippen
- 12.3
- Innenkonus
- 13
- Überwurfmutter
- 13.1
- Gewinde
- 14
- Dosierluftkanal
- 15
- Ansaugstutzen
- 16
- Dichtring
- 17
- Pfropfen
- 18.1,
18.2
- Dichtungen
- 19.1,
19.2
- Dichtungen
- 20
- Schlauch
- 21
- Ringkanal
- DL
- Dosierluft
- FL
- Förderluft
- P
- Beschichtungspulver
- LA
- Längsachse
- R
- Radius
- 11
- Abstand
- 12
- Länge
- d0
- Durchmesser
- d1
- Durchmesser
- d2
- Durchmesser