-
Die Erfindung betrifft eine Zweistoffdüse zum Versprühen eines Gas/Flüssigkeitsgemisches, insbesondere eines Luft/Wassergemisches, mit einer Mischkammer mit einer ersten Eintrittsöffnung für das unter Druck zugeführte gasförmige Medium, der eine Austrittsöffnung mit einem Düsenmundstück gegenüberliegt, und mit einer zweiten Eintrittsöffnung, durch die ein unter Druck stehender Flüssigkeitsstrahl etwa senkrecht zu der Achse der ersten Eintrittsöffnung in die Mischkammer eintritt.
-
Zweistoffdüsen dieser Art sind bekannt (
DE 39 15 210 C2 ). Man hat dort in die axial von dem unter Druck stehenden gasförmigen Medium durchströmte zylindrische Mischkammer einen stabförmigen Dosiereinsatz mit einer zylindrischen Sackbohrung senkrecht zu der Strömungsrichtung in der Mischkammer eingeführt und von der Sackbohrung aus nach außen gehende Sprühbohrungen vorgesehen, die etwa im Bereich der Mischkammermitte verlaufen. Diese Sprühbohrungen sorgen dafür, daß die dort austretenden Flüssigkeitsstrahlen quer zur Strömungsrichtung oder sogar unter kleinen Winkel geneigt, gegen die Strömungsrichtung austreten, so daß die beim Austritt schon aufplatzenden Flüssigkeitsstrahlen durch die von dem auf sie auftreffenden Gasstrahl bewirkten Scherkräfte optimal vorzerstäubt werden können, ehe das so gebildete Gas/Flüssigkeitsgemisch aus der Düsenmündung austritt. Sprühdüsen dieser Art können, wegen der Anordnung des in die Mischkammer hereinragenden Einsatzes relativ aufwendig in der Herstellung werden. Für manche Anwendungsbereiche sind sie auch nicht geeignet.
-
Bekannt ist es auch (
DE 31 31 070 C2 ), bei Bauarten der eingangs genannten Art den Flüssigkeitsstrahl auf eine in der Mitte der Mischkammer auf einem seitlich in die Mischkammer hereinragenden Tisch angeordnete, ebene Prallfläche auftreffen zu lassen und diese Prallfläche von dem Gasstrom überstreichen zu lassen, so daß der durch den Aufprall aufgeplatzte Flüssigkeitsstrahl mit der Gasströmung vermischt und zur Austrittsdüse geführt werden kann. Auch solche Sprühdüsen sind wegen der Anordnung eines seitlich und rechtwinklig zu der Eintrittsachse des Gasstrahles anzuordnenden Aufpralltisches aufwendig und können, da eine Vermischung wegen der Unsymmetrie nicht gleichmäßig im ganzen Mischkammerbereich erfolgt, auch nicht immer für eine homogene Vermischung sorgen. Bekannt sind deshalb auch andere Bauarten (
DE 2 252 218 A ), bei denen man den auf eine Prallfläche auftreffenden und zerstäubten Flüssigkeitsstrahl mit einer durch einen seitlichen Eintritt bewirkten Drallströmung erfaßt und außen um den Rand der Prallfläche hinweg in eine Ausströmöffnung führt, wo ein zweiter Aufprall des vermischten Strahles erfolgt. Solche Sprühdüsen sind gegenüber den eingangs genannten Bauarten aufwendiger in der Herstellung. Dies gilt auch für andere bekannte Sprühdüsenbauarten zur Erzeugung eines Zweistoffgemisches (
US 5 240 183A A ), bei denen man die Zufuhr von Gas und Flüssigkeit koaxial zu einer Austrittsdüse erfolgen läßt und in der dieser Austrittsdüse vorgeschalteten Mischkammer einen zentralen Dralleinsatz angeordnet hat. Die koaxiale Zuführung der beiden zu mischenden Medien macht erfahrungsgemäß Schwierigkeiten, so daß man zu den eingangs erwähnten einfacheren Bauarten für Zweistoffdüsen übergegangen ist.
-
Aus der deutschen Patentschrift
DE 683828 A ist eine Spritzpistole bekannt, bei der Spritzgut drucklos zugeführt wird und an einer Ejektordüse mittels eines Treibgases in eine Mischkammer mitgerissen wird. Eine eigentliche Ausspritzdüse ist dann am stromabwärts gelegenen Ende der Mischkammer angeordnet. Das Treibgas wird vor Passieren der Ejektordüse über einen Drallkörper geleitet, der dem Treibgas eine rotierende Bewegung erteilt.
-
Aus der europäischen Offenlegungsschrift
EP 0 640 401 A1 ist eine Zweistoffdüse zum Versprühen eines Gas-/Flüssigkeitsgemisches bekannt, die eine Mischkammer mit einer ersten Eintrittsöffnung für das unter Druck zugeführte gasförmige Medium aufweist, der eine Austrittsöffnung mit einem nachgeschalteten Düsenmundstück gegenüberliegt, und die eine zweite Eintrittsöffnung aufweist, durch die ein unter Druck stehender Flüssigkeitsstrahl senkrecht zu der Achse der ersten Eintrittsöffnung in die Mischkammer eintritt. Der in die Mischkammer eintretende Flüssigkeitsstrahl wird mittels eines Keramikeinsatzes mit einer düsenförmigen Öffnung, die sich in Flüssigkeitsströmungsrichtung verjüngt, erzeugt. Stromabwärts der düsenförmigen Öffnung ist in der Mischkammerwand eine, gegenüber der düsenförmigen Öffnung größere Durchtrittsöffnung in der Mischkammerwand angeordnet.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zweistoffdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, dass eine einfache Herstellung möglich ist, dennoch aber eine ausgezeichnete Vermischung der beiden Medien schon vor dem Erreichen der Düsenmündung bewirkt werden kann.
-
Diese Aufgabe wird durch eine Zweistoffdüse mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
-
Ausgehend von der Überlegung, dass es für diesen Zweck vorteilhaft ist, möglichst den ganzen Mischkammerquerschnitt für die Mischung auszunützen, kann bei einer erfindungsgemäßen Zweistoffdüse mindestens ein auf der Achse der zweiten Eintrittsöffnung liegender Wandbereich der Mischkammer Ausgangspunkt für mindestens einen in die Form eines die Mischkammer nahezu vollständig ausfüllenden Sprühstrahles gebrachten Flüssigkeitsstrahles sein. Bei der Erfindung werden daher keine in die Mischkammer einseitig hereinragenden und die Strömungsverhältnisse beeinflussenden Einsätze vorgesehen, sondern es wird ein von der Mischkammerwand ausgehender, im wesentlichen senkrecht zu der Gasströmung gerichteter Flüssigkeitssprühstrahl erzeugt, der über den gesamten Mischkammerquerschnitt von dem quer zu ihm strömenden Gasstrom erfasst und daher optimal mit diesem vermischt werden kann.
-
Die Erfindung lässt sich dabei sehr einfach dadurch verwirklichen, dass die zweiten Eintrittsöffnung von der Mündung einer Flüssigkeitssprühdüse gebildet ist, die im Wandbereich der Mischkammer angeordnet ist und die einen Teil der Mischkammerwandung bildet. Dabei können Flüssigkeitssprühdüsen bekannter Bauart verwendet werden, die mit Vorzerstäubungseinrichtungen, beispielsweise in der Art eines X-Dralleinsatzes, eines gefrästen Dralleinsatzes, eines gebohrten Dralleinsatzes, oder auch mit einem Zerstäubungseinsatz in Flachstrahlcharakteristik, versehen sind.
-
Für die Erfindung können Flüssigkeitssprühdüsen bekannter Bauart verwendet werden, die mit Vorzerstäubungseinrichtungen, beispielsweise in der Art eines X-Dralleinsatzes, eines gefrästen Dralleinsatzes, eines gebohrten Dralleinsatzes, oder auch mit einem Zerstäubungseinsatz in Flachstrahlcharakteristik, versehen sind.
-
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
-
1 den Längsschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgebildete Zweistoffsprühdüse mit einer in der Wand einer gasdurchströmten Mischkammer angeordneten Flüssigkeitssprühdüse mit einem X-Dralleinsatz,
-
2 die Draufsicht auf die Flüssigkeitssprühdüse in Richtung des Pfeiles II,
-
3 die schematische Darstellung des Mischvorganges bei einer Sprühdüse nach 1,
-
4 eine Sprühdüse ähnlich 1 in verkleinertem Maßstab, jedoch mit einem gefrästen Dralleinsatz in der Flüssigkeitssprühdüse,
-
5 die Draufsicht auf die Flüssigkeitssprühdüse in Richtung des Pfeiles,
-
6 eine Zweistoffsprühdüse ähnlich jener der 4, jedoch mit einer Flüssigkeitssprühdüse mit einem gebohrten Dralleinsatz,
-
7 die Draufsicht auf die Flüssigkeitssprühdüse in Richtung des Pfeiles VII in 6,
-
8 eine Zweistoffdüse ähnlich 4, jedoch mit einer Flüssigkeitssprühdüse mit einem Zerstäubungseinsatz in Flachstrahlcharakteristik und
-
9 die Draufsicht auf die Flüssigkeitssprühdüse der 8 in Richtung des Pfeils IX gesehen.
-
Die 1 und 2 zeigen eine Zweistoffsprühdüse nach der Erfindung, die ein Düsengehäuse (1) mit einer im Gehäuse angeordneten zylindrischen Mischkammer (2) aufweist. Mit der Achse (3) der Mischkammer fällt die Achse einer ersten Eintrittsöffnung (4) zusammen, die Teil eines in das Gehäuse (1) stirnseitig eingeschraubten Anschlußstutzens (5) ist, dessen Innenbohrungen sich bis zur Eintrittsöffnung (4) stufenweise verkleinern, und der mit einem Innengewinde (6) zum Einschrauben beispielsweise eines Druckschlauches oder einer Druckleitung versehen ist. Durch diesen Schraubanschluß (5) wird ein gasförmiges Medium, beispielsweise Luft, unter Druck im Sinn des Pfeiles (7) in die Mischkammer (2) eingeführt, um sich dort in der noch zu beschreibenden Weise mit einer Flüssigkeit zu vermischen. Das in der Mischkammer (2) gebildete Luft/Flüssigkeitsgemisch wird weiter längs der Achse (3) durch eine der Eintrittsöffnung (4) gegenüberliegende Austrittsöffnung (29) aus der Mischkammer (2) heraus und durch ein Rohrstück (8) zu einer Zweistoffsprühdüse (9) geführt, die mit einem Austrittsschlitz (10) versehen ist. Aus diesem Austrittsschlitz (10) tritt das Luft/Flüssigkeitsgemisch, im vorliegenden Fall ein Luft/Wassergemisch, aus und kann beispielsweise für Kühlzwecke verwendet werden.
-
Das Gehäuse (1) ist mit einer zweiten Eintrittsöffnung (11) versehen, die Teil eines zweiten Schraubstutzens (12) ist, an dessen der Mischkammer (2) zugewandter Stirnseite sie angeordnet ist und dadurch einen Teil der Wandung der Mischkammer (2) bildet. Der Schraubstutzen (12) ist ebenso wie der Schraubstutzen (5) mit einem Innengewinde (13) versehen, in das ein Druckschlauch oder eine Druckleitung zur Zuführung von Wasser eingeschraubt werden kann, das im Sinn des Pfeiles (14) in die Mischkammer (2) eintritt. Die Achse (25) dieser Eintrittsöffnung und der vor ihr liegenden Kammern steht senkrecht auf der Achse (3) der Mischkammer (2) und schneidet diese. Innerhalb des Schraubstutzens (12) ist in einem Bereich (15) vor der Eintrittsöffnung (11) in die Mischkammer (2) und noch vor einer sich zu dieser Eintrittsöffnung (11) verjüngenden Kammer (16) ein Dralleinsatz (17) in X-Form eingesetzt, bei dem es sich um ein Teil in der Form eines verschränkten X mit Durchbrüchen (17a) (siehe 2) handelt, mit deren Hilfe das Wasser in Rotation versetzt wird. Durch diese Maßnahme wird das im Sinn des Pfeiles (14) unter Druck eintretende Wasser beim Eintritt in die Mischkammer (2) in der Form eines Vollkegels zerstäubt.
-
3 zeigt schematisch die Wirkungsweise einer solchen Zweistoffdüse. Man kann erkennen, daß das im Sinn des Pfeiles (14) in die Mischkammer (2) in der Form eines gemäß den Pfeilen (18) verlaufenden Sprühstrahles eintritt, der durch die Wahl der geeignten Düse bzw. des Einsatzes (17) so ausgebildet ist, daß er nahezu den gesamten Raum der Mischkammer 82) ausfüllt. Dieser so gebildete, aus feinen Flüssigkeitstropfen bestehende Vollkegelwassersprühstrahl, wird nun von Luft im Sinn des Pfeiles (7) angeströmt. Luft und Wasserbestandteile können sich daher in der Mischkammer (2) sehr fein vermischen und werden dann im Sinn des Pfeiles (19) aus der Mischkammer (2) gefördert. 3 macht deutlich, daß auf diese Weise auch nahezu der gesamte Raum der Mischkammer für die Vermischung von Flüssigkeit und gasförmigem Medium ausgenützt werden kann, was die angestrebte feine und homogene Vermischung bewirkt.
-
In den 4 bis 8, die jeweils ähnlich aufgebaute Sprühdüsen zeigen, wie sie in 1 dargestellt ist, sind jeweils die die gleichen Teile betreffenden Bezugszeichen verwendet worden, die zur Beschreibung der 1 gewählt wurden. Auf die zu der Ausführungsform der 1 bestehenden Unterschiede wird jedoch im folgenden eingegangen.
-
Die 4 und 5 zeigen eine Zweistoffsprühdüse, ähnlich der 1, wobei jedoch in den Anschraubstutzen (12) ein gefräster Dralleinsatz (20) eingesetzt ist, der aus einer Scheibe mit tangential unter einem bestimmten Winkel zum Umfang verlaufenden Einfräsungen (20a) versehen ist. Aus der in die Mischkammer (2) mündenden Eintrittsöffnung (11), die auch hier an einer Wandung der Mischkammer (2) liegt, tritt daher ein zerstäubter Wasserstrahl in der Form eines Hohlkegel aus, der auch in diesem Fall von der im Sinn des Pfeiles (7) unter Druck zugeführten Luft erfaßt und mit dieser vermischt wird, ehe das Gemisch im Sinn des Pfeiles (19) zur Austrittsdüse (9) gelangt.
-
Die 6 und 7 zeigen eine abgewandelte Ausführungsform insofern, als hier in den Anschlußstutzen (12) ein gebohrter Dralleinsatz in der Form einer Scheibe (20) eingesetzt ist, die mit Bohrungen (21a) schräg und tangential zu einem Kreis verlaufend in die Scheibe (21) eingebracht sind. Auch hier ist das Ergebnis ein Zerstäubungsstrahl in Hohlkegelform, der aus der Eintrittsöffnung (11) in die Mischkammer (2) eintritt und dort von der Luftströmung im Sinn der Pfeiles (7) erfaßt wird.
-
Die 8 und 9 zeigen eine Abwandlung insofern, als hier die Eintrittsöffnung in die Mischkammer (2) durch eine linsenförmige Öffnung (22a) gebildet ist, die in einer in den Einsatz (12) eingesetzten Scheibe (22) dadurch gebildet ist, daß – in bekannter Weise – das halbkugelförmige Ende einer Bohrung (23) durch ein Prisma (24) geschnitten wird.
