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Die Erfindung betrifft eine Düse, insbesondere
Zerstäubungsdüse für Ölbrenner,
mit einem Gehäuse,
das eine Düsenöffnung aufweist,
und einem Verteilereinsatz, der im Bereich der Düsenöffnung von innen am Gehäuse anliegt
und mit Hilfe eines verformten Gehäuseabschnitts im Gehäuse gehalten ist.
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Eine derartige Düse ist aus
DE 36 02 941 C1 bekannt.
Der Verteilereinsatz bildet zusammen mit dem Gehäuse Kanäle, die auf die Düsenöffnung zulaufen
und einen Drall in der Flüssigkeit
erzeugen, die aus der Düse
ausgestoßen
werden soll. Der Verteilereinsatz wird über ein Halteelement lediglich
mit Hilfe einer Radialverformung des Gehäusesabschnitts gesichert. Damit
vermeidet man, daß beim Zusammenbau
der Düse
oder bei einer späteren Handhabung
Späne entstehen
können,
die die Ka näle
zwischen dem Verteilereinsatz und dem Gehäuse oder die Düsenöffnung selbst
verstopfen können.
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Es hat sich allerdings gezeigt, daß durch
den radialen Bördelprozeß, d.h.
das radiale Umformen des Gehäuseabschnitts,
das konusförmige
Ende des Verteilereinsatzes nicht immer mit der notwendigen Zuverlässigkeit
gegen die entsprechend konusförmige
Innenseite des Gehäuses
gepreßt
verbleibt. Dies hat zur Folge, daß das Heizöl, das durch die Düse zerstäubt werden
soll, nicht nur in den Nuten im Verteilereinsatz läuft, sondern
auch auf anderen Pfaden zwischen dem Gehäuse und dem Verteilereinsatz
zur Düsenöffnung vordringen
kann. Dies vermindert den Drall in der Flüssigkeit, so daß die Düsenfunktion
verringert wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die
Funktion der Düse
besser gewährleisten
zu können.
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Diese Aufgabe wird bei einer Düse der eingangs
genannten Art dadurch gelöst,
daß zwischen dem
Gehäuseabschnitt
und den Verteilereinsatz ein elastisch verformbares Element angeordnet
ist.
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Damit ist es möglich, eine erhebliche bleibende
Spannung bei der Umformung des Gehäuseabschnitts in axiale Richtung
zu erzeugen und zwar im elastischen Element. Das elastische Element
hält die
Spannung aufrecht, mit der der Verteilereinsatz gegen das Gehäuse gedrückt wird.
Damit wird eine zuverlässige
Anlage des Verteilereinsatzes am Gehäuse gewährleistet.
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Bevorzugterweise spannt der Gehäuseabschnitt
im verformten Zustand den Verteilereinsatz axial gegen das Gehäuse. Man
befestigt also den Verteilereinsatz nicht mehr nur mit einer radialen
Verformung, also einer radialen Bördelung, sondern man verwendet,
bezogen auf eine Achse durch die Düsenöffnung, eine Umformung des
Gehäuses
in axialer Richtung. Damit wird der Verteilereinsatz zwischen dem
Gehäuse
und dem umgeformten Gehäuseabschnitt
in Axialrichtung durch eine bleibende Einspannung festgehalten.
Durch die Umformung des Gehäuseabschnitts
lassen sich also weitaus größere Kräfte auf
den Verteilereinsatz übertragen,
als dies mit lediglich einer Radialbördelung möglich ist. Damit wird sichergestellt,
daß das Öl lediglich
durch Nuten zwischen dem Gehäuse
und dem Verteilereinsatz zur Düsenöffnung vordringen
kann und nicht etwa durch parasitäre Pfade, die sich durch ein
leichtes Abheben des Verteilereinsatzes vom Gehäuse ergeben könnten. Dadurch
ist sichergestellt, daß der Flüssigkeit
der gewünschte
Drall vermittelt wird, so daß die
Zerstäubung
in dem gewünschten
Maße erfolgt.
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Bevorzugterweise wirkt der Gehäuseabschnitt
mit einer Kraft von mindestens 100 N auf den Verteilereinsatz. Damit
ist sichergestellt, daß der
Verteilereinsatz mit der notwendigen Zuverlässigkeit gegen die innere Stirnseite
des Gehäuses
gepreßt
ist. Da diese Stirnseite kegelförmig
ausgebildet ist und eine an die Form des Verteilereinsatzes angepaßte Kontur
aufweist, ist sichergestellt, daß der Verteilereinsatz in der
gewünschten
Position verbleibt.
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Bevorzugterweise begrenzt das elastisch verformbare
Element einen Strömungspfad.
Die Flüssigkeit,
die in der Düse
zerstäubt
werden soll, tritt also durch das elastisch verformbare Element
hindurch. Das elastisch verformbare Element bildet also kein Hindernis
für die
Flüssigkeit.
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Bevorzugterweise läßt das elastisch
verformbare Element an dem Ende, das dem Verteilereinsatz benachbart
ist, einen Raum zur radialen Innenwand des Gehäuses frei. Damit trägt man der
Tatsache Rechnung, daß der
Strömungspfad
für die
zu zerstäubende
Flüssigkeit,
z.B. das zu zerstäubende Öl oder ein
zuzuführendes
Gas, in einen Spalt oder eine Nut zwischen dem Gehäuse und
dem Verteilereinsatz treten muß,
um letztendlich zur Düsenöffnung zu
gelangen. Das elastisch verformbare Element läßt diesen Raum frei.
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Vorzugsweise ist der Strömungspfad
durch mindestens eine Öffnung
im elastisch verformbaren Element nach außen geführt. Hierzu kann das elastisch
verformbare Element beispielsweise eine Öffnung aufweisen. Es ist aber
auch möglich,
daß das elastisch
verformbare Element insgesamt durchlässig ist.
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Vorzugsweise ist das elastisch verformbare Element
rohrartig ausgebildet. Ein rohrartiges Element läßt sich leicht elastisch verformen,
weil es im Vergleich zu einem massiven Körper eine relativ geringe Wandstärke hat.
Die elastische Verformung, also die federnde Rückstellung des Elements, erlaubt es,
die axialen Kräfte
von der Umformung des Gehäuseabschnitts
unmittelbar auf den Verteilereinsatz überzuleiten.
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Bevorzugterweise weist das elastisch
verformbare Element einen ersten Abschnitt mit einem größeren Durchmesser
und einen zweiten Abschnitt mit einem kleineren Durchmesser auf,
zwischen denen ein Übergangsabschnitt
mit einer geneigten Wand angeordnet ist. Damit läßt sich auf einfache Weise
eine Anpassung an eine Gehäusegeometrie erreichen.
Im Bereich mit dickerem Durchmesser kann das Element von innen am
Gehäuse
anliegen. Im Bereich mit dünnerem
Durchmesser bildet sich dann ein Ringkanal zwischen der Gehäusewand
und dem Element. Bei bestimmten Materialien, beispielsweise gehärtetem Federstahl,
kann der Übergangsabschnitt
auch einen Verformungsbereich bilden. Dies ist unter anderem aber
auch von der Wanddicke des Elements abhängig.
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Hierbei ist bevorzugt, daß der Außendurchmesser
des zweiten Abschnitts kleiner als der Innendurchmesser des ersten
Abschnitts ist. Damit ergeben sich besonders günstige Federeigenschaften des Übergangsabschnitts.
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In einer alternativen Ausgestaltung
kann vorgesehen sein, daß das
elastisch verformbare Element durch einen zylindrischen Körper mit
einer axial verlaufenden Oberflächennut
und einer Umfangsnut gebildet ist. Die Umfangsnut kann dabei durchaus
tiefer in das "Fleisch" des zylindrischen
Körpers
einschneiden als die axiale Nut. Dadurch wird die Möglichkeit
bereitgestellt, daß der
verformte Gehäuseabschnitt
den Bereich des zylindrischen Körpers
etwas federnd verbiegt, wenn die Umformung mit der notwendigen Kraft
in Axialrichtung erfolgt ist. Hierbei kann vorgesehen sein, daß sich die
Umfangsnut zum verformten Gehäuseabschnitt
hin erwei tert. Der zylindrische Körper wird also in diesem Abschnitt
in Axialrichtung gesehen dünner,
so daß er
leichter elastisch verformt werden kann.
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Bevorzugterweise sind das elastisch
verformbare Element und der Verteilereinsatz einstückig ausgebildet.
Dies erleichtert den Zusammenbau der Düse. Man muß nur noch ein einziges Teil
handhaben, das in das Gehäuse
eingesetzt wird.
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In einer weiteren Alternative kann
vorgesehen sein, daß das
elastisch verformbare Element durch eine Feder gebildet ist. Die
Feder kann beispielsweise als Schraubendruckfeder ausgebildet sein.
Es ist auch möglich,
die Feder als Tellerfeder auszubilden.
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Es ist von Vorteil, wenn die Feder über ein rohrartiges
Stützelement
auf den Verteilereinsatz wirkt. In diesem Fall muß nicht
der gesamte Innenraum des Gehäuses
zwischen dem Verteilereinsatz und dem umgeformten Gehäuseabschnitt
durch das Federelement ausgebildet sein. Die Feder stützt sich dann
vielmehr an einem umlaufenden Flansch des Stützelements ab. Das rohrförmige Stützelement kann
dann teleskopartig durch die Feder hindurchtreten. Der verformte
Gehäuseabschnitt
hat in radialer Richtung nur eine begrenzte Erstreckung, so daß er nur
auf die Feder wirkt, nicht jedoch auf das rohrartige Stützelement.
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Die Erfindung wird im folgenden anhand
von bevorzugten Ausführungsbeispielen
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
erste Ausführungsform
einer Düse,
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2 eine
zweite Ausführungsform
einer Düse,
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3 eine
dritte Ausführungsform
einer Düse,
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4 eine
vierte Ausführungsform
einer Düse,
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5 eine
Schnittansicht durch ein elastisch verformbares Element,
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6 eine
Draufsicht auf das Element nach 5,
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7 eine
fünfte
Ausführungsform
einer Düse
und
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8 eine
sechste Ausführungsform
einer Düse.
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Eine Düse 1 nach 1 weist ein Gehäuse 2 auf,
das im Bereich seiner Stirnseite eine Düsenöffnung 3 aufweist.
Die Düsenöffnung 3 ist
in einem Gehäuseteil 4 vorgesehen.
Der Gehäuseteil 4 weist
an seiner Innenseite eine konusförmige
Abschrägung 5 auf.
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An der Abschrägung 5 liegt von innen
ein Verteilereinsatz 6 an, der mit einem umlaufenden Spalt 7 zum
Gehäuse 2 angeordnet
ist. Eine Achse 8 des Verteilereinsatzes 6 stimmt
mit der Achse durch die Düsenanordnung 3 überein.
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In nicht näher dargestellter, aber an
sich bekannter Weise sind zwischen dem Gehäuseteil 4 und dem
Verteilereinsatz 6 Kanäle
vorgesehen, durch die eine Flüssigkeit,
die durch die Düse 1 zerstäubt werden
soll, bei spielsweise Heizöl,
in einen Drall versetzt wird, bevor sie durch die Düsenöffnung 3 ausgestoßen wird.
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Der Verteilereinsatz 6 wird
durch ein elastisch verformbares Element 9 in Anlage an
der Abschrägung 5 des
Gehäuseteils 4,
das auch als "Stirnplatte" bezeichnet wird,
gehalten. Das elastisch verformbare Element 9 wiederum
ist durch eine Umformung eines Gehäuseabschnitts 10 mit
einer gewissen Kraft gegen den Verteilereinsatz 6 gedrückt. Der Gehäuseabschnit 10 ist
so umgeformt oder umgebördelt,
daß er
nicht nur in radialer Richtung auf das elastisch verformbare Element 9 wirkt,
sondern in axialer Richtung (bezogen auf die Achse 8),
und zwar mit einer relativ großen
Kraft, die mindestens 500 N beträgt.
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Bei der Umformung des Gehäuseabschnitts 10 muß man nicht
allzu genau arbeiten. Man kann auch größere Kräfte erzeugen. Eine Beschädigung des
Verteilereinsatzes 6 oder des Gehäuses 2 mit seinem
Gehäuseteil 4 wird
durch das elastisch verformbare Element 9 vermieden, das überschüssige Kräfte aufnimmt.
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Das Element 9 ist rohrartig
ausgebildet. Es weist einen ersten Abschnitt 11 mit einem
größeren Durchmesser
und einen zweiten Abschnitt 12 mit einem kleineren Durchmesser
auf. Zwischen dem zweiten Abschnitt 12 und dem Gehäuse 2 ist
ein Ringraum 13 freigelassen, der über Öffnungen 14 mit dem
Inneren 15 des Elements 9 in Verbindung steht. Zwischen
dem ersten Abschnitt 11 und dem zweiten Abschnitt 12 ist
ein Übergangsabschnitt 16 vorgesehen,
der zur Achse 8 geneigt ist, also etwa kegel stumpfartig
ausgebildet ist. Mit diesem Übergangsabschnitt
erreicht man eine Durchmesserverringerung.
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Der Außendurchmesser des zweiten
Abschnitts 12 ist kleiner oder höchstens genauso groß wie der
Innendurchmesser des ersten Abschnitts 11. Dadurch wird
erreicht, daß sich
zwischen dem Gehäuse 2 und
dem Element 9 der Ringraum 13 mit einer Dicke
ausbilden kann, die mindestens der Wandstärke des Elements 9 in
Abschnitt 11 entspricht. Die Verformung erfolgt durch Stauchen
des gesamten Elements.
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Am Ende des Gehäuses 2, das der Düsenöffnung 3 gegenüberliegt,
ist ein Ölfilter 17 angeordnet,
der durch einen radial umgeformten Gehäuseabschnitt 18 am
Gehäuse 2 festgehalten
ist. Das Festhalten kann unterstützt
werden durch einen Abstandshalter 19, der von der der Düsenöffnung 3 gegenüberliegenden
Seite an dem axial umgeformten Gehäuseabschnitt 10 anliegt.
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Flüssigkeit, die durch den Ölfilter 17 in
das Innere 15 des elastisch verformbaren Elements 9 gelangt,
tritt durch die Öffnungen 14 in
den Ringraum 13 über
und von dort in den Spalt 7 zwischen dem Verteilereinsatz 6 und
dem Gehäuse 2.
Durch diesen Spalt gelangt die Flüssigkeit in die nicht näher dargestellten
Kanäle
zwischen dem Gehäuseteil 4 und dem
Verteilereinsatz 6 und damit letztendlich zur Düsenöffnung 3,
wo die Flüssigkeit
unter einem Drall ausgestoßen
und zerstäubt
wird.
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2 zeigt
eine abgewandelte Ausführungsform,
die sich von der Ausführungsform
nach 1 dadurch unterscheidet,
daß der
Verteilereinsatz 6 und das Element 9 einstückig ausgebildet
sind. Die übrigen
Teile stimmen mit denen der 1 überein und
sind dementsprechend mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Bei der Ausgestaltung nach den 1 und 2 ist das elastisch verformbare Element 9 gebildet
aus einem Metall, beispielsweise Messing und/oder gehärtetem Stahl,
bei der Ausgestaltung nach 3, bei
der gleiche Teile wie in den 1 und 2 mit den gleichen Bezugszeichen
versehen sind, ist das elastisch verformbare Element 9 aus
einem Kunststoff gebildet. Auch hier ist ein Übergangsabschnitt 16 vorgesehen,
auch wenn dieser nicht so ausgeprägt ist.
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4 zeigt
eine vierte Ausführungsform
einer Düse 1,
bei der ein elastisch verformbares Element 20 vorgesehen
ist, das in den 5 und 6 näher dargestellt ist. Das Element 20 weist
zunächst drei
in Umfangsrichtung gleichförmig
verteilte Axialnuten 21 auf. Durch diese Axialnuten 21 verläuft der Strömungspfad
der Flüssigkeit
zur Düsenöffnung 3. Darüber hinaus
weist das Element 20 noch eine Umfangsnut 22 auf,
die sich radial nach außen
zum umgeformten Gehäuseabschnitt 10 hin
verbreitert, so daß der
verformte Gehäuseabschnitt 10 an
einem relativ schmalen Bereich 23 des Elements 20 anliegt. Der
Bereich 23 bildet dann die eigentliche "Feder", d.h. den Bereich des Elements 20,
der elastisch verformbar ist.
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Durch die Wahl der Position der Umfangsnut 22 läßt sich
in gewissen Grenzen die Federeigenschaft des Elements 20 bestimmen.
Natürlich
ist eine weitere Einflußgröße das Material
des Elements 20. Auch hier läßt sich beispielsweise Messing
verwenden, wobei das elastisch verformbare Element 20 aus
Stangenmaterial gebildet wird, das in vorbestimmten Längen abgeschnitten
wird. Das Einbringen der Axialnuten 21 und der Umfangsnut 22 ist
problemlos durch Fräsen
oder Drehen möglich.
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7 zeigt
eine fünfte
Ausgestaltung bei der gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Als elastisch verformbares Element ist hier eine Schraubendruckfeder 24 vorgesehen,
die an dem Verteilereinsatz 6 anliegt. Auf der gegenüberliegenden
Seite liegt die Schraubendruckfeder 24 an einer Zwischenlagscheibe 25 an,
die wiederum von dem axial verformten Gehäuseabschnitt 10 festgehalten und
mit Druck beaufschlagt wird.
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8 zeigt
eine weitere Alternative, bei der Tellerfedern 26 vorgesehen
sind, um den Verteilereinsatz 6 im Gehäuse 2 zu halten. Die
Tellerfedern 26 umgeben ein rohrförmiges Stützelement 27, das
innerhalb der Tellerfedern 26 teleskopieren kann. Das Stützelement 27 weist
einen umlaufenden Flansch 28 auf, an dem sich die Tellerfedern 28 abstützen. In dem
Stützelement 27 sind
die Öffnungen 14 vorgesehen, über die
die Flüssigkeit
in den Ringraum 13 übertreten
kann.
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Der axial umgeformte Gehäuseabschnitt 10 wirkt
hier unmittelbar auf die Tellerfedern 26. Er ist jedoch
in Radialrichtung kurz genug, um nicht mit dem Stützelement 27 in
Konflikt zu geraten.