DE3116660A1 - "luftzerstaeuber-spruehduese" - Google Patents

Description

3.11J5660

Patentanwälte " D ί p-l\ - In g Curt Wa Mach

-Oijäl.-fn-g. eürVther-Koch

Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach

* Dipl.-lng. Rainer Feldkamp

D-8000 München 2 · Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d

Datum: 27. April I98I

Unser Zeichen: IJ I98 K/Nu

Anmelder: Spraying Systems Company

North Avenue at Schmale Road
Wheaton, Illinois 6OI87
USA

Titel: Luftzerstäuber-Sprühdüse

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In den vergangenen Jahren hat man sich zunehmend Gedanken über die Luftverschmutzung gemacht, die sich in die Atmosphäre ausbreitet, und zwar sowohl in thermischer Hinsicht als auch eine teilchenförmige Verschmutzung, die durch industrielle Abgase hervorgerufen wurde, und ein Hauptanliegen ist es, die Verunreinigung durch Benutzung von Sprühdüsen zu vermeiden, die in den Abgasführungen der Anlagen eine Schrubbwirkung ausüben. Die !Fähigkeit von Sprühdüsen, dies zu bewerkstelligen, liegt darin begründet, daß eine solche Sprühdüse die Oberfläche der versprühten Flüssigkeit so vergrößern kann, daß eine maximale Berührungsfläche zwischen der Flüssigkeit und den Verunreinigungen erreicht wird, oder daß eine maximale Wärmeübertragung zustande kommt. Dies wird dadurch erreicht, daß Sprühpartikel erzeugt werden, und je feiner diese Partikel sind, desto größer wird die Oberfläche pro Volumeneinheit der aus der Düse verspritzten Flüssigkeit.

Es sind zahlreiche Sprühdüsengestaltungen bekannt, und sie stellen vielseitig verwendbare Werkzeuge in Industrie und Landwirtschaft dar. Die Benutzung solcher Düsen ändert sich in weitem Rahmen von einer Versprühung zur Herstellung von Schnee bis zu einem Aufprall-Waschvorgang oder zur Gaswäsche oder zur Kühlung von Anlagen. Dies sind nur wenige Beispiele, wo derartige Düsen benutzt werden können. Die Anwendung von Sprühdüsen für verschiedene Zwecke nimmt ständig zu und die Energie, die von diesen Düsen benötigt wird, zeigt ein ständiges Anwachsen.

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Zur Erzeugung feiner Sprühpartikel hat man. bisher die Flüssigkeit durch schmale Schlitze oder kleine öffnungen unter einem genügend hohen Druck hindurchtreten lassen, um eine Wirbelbewegung oder Turbulenz auf die !Flüssigkeit auszuüben, um diese zu veranlassen, in feine Sprühpartikel aufzubrechen, nachdem die Flüssigkeit aus der Düse ausgetreten ist. Eine andere Düse, die gewöhnlich zur Versprühung Anwendung findet, benutzt Hochdruckluft, um die mechanische Energie zum Aufbrechen der Partikel zu liefern und um eine Zerstäubung herbeizuführen, was gewöhnlich dadurch bewirkt wird, daß die Luft direkt auf die Flüssigkeit auftrifft. Beide Verfahren haben sich in der Praxis als unwirtschaftlich und sehr kostspielig erwiesen, weil große Luftkompressoren benutzt werden müssen und außerdem Hochdruckpumpen großer Kapazität erforderlich sind, um eine wirksame Wäsche und Kühlung von Abgasen zu gewährleisten.

Die Zerstäuberdüse gemäß der Erfindung kann entweder als reine Hydraulikdüse benutzt werden, bei der nur Flüssigkeit zugeführt wird, oder sie kann in der Sprühwirkung durch Luft unterstützt werden, um ein maximales Aufbrechen der Partikel zu gewährleisten und eine feine Zerstäubung zu erreichen, wodurch die beste Zerstäuberwirkung zustande kommt. Wenn die erfindungsgemäße Düse mit Druckluft zusammen benutzt wird, dann wird weniger komprimierte Luft als bei bekannten Düsen benötigt, und es ergibt sich eine feinere Zerstäubung als bei bekannten Düsen, die komprimierte Luft in Verbindung mit einem flüssigen Mittel zerstäubten.

Ein neuartiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht

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darin, daß die Düse zur Luftζerstäubung benutzt werden kann, wobei die Aufbrechmechanismen kombiniert Anwendung finden, die bei reinen pneumatischen und reinen hydraulischen Düsen benutzt wurden. Beispielsweise wird die Flüssigkeit konditioniert zur Luftζerstäubung durch hydraulische Kräfte, die normalerweise die Flüssigkeit zerstäuben wurden, ohne daß Druckluft zugesetzt würde, und bei den bekannten Düsen stellt der Übergang der Flüssigkeit innerhalb der Düse einen kritischen Punkt dar, wenn Luft zugeführt wird und der Flüssigkeit in der Weise zugesetzt wird, daß die Strömungsmittelinstabilitäten voll ausgenutzt werden, und dadurch kann ein viel besserer Zerstäubungsgrad erreicht werden, als es möglich wäre, wenn hydraulische Zerstäubung allein benutzt wird. Die erfindungsgemäße Düse ist jedoch in der Lage, auch wirksam ohne Zusatz von Druckluft zu arbeiten oder mit geringen Anteilen von Druckluft, je nachdem, wie dies im Hinblick auf die geforderte Zerstäubung notwendig ist. Dabei kann eine relativ grobe Partikelgröße erreicht werden, wenn rein hydraulischer Betrieb stattfindet, und es kann eine sehr weitgehend zerstäubte kleine Partikelgröße erreicht werden, wenn Luft zur Zerstäubung zugesetzt wird. Hierdurch kann sowohl die hydraulische Energie als auch die pneumatische Energie in besonders günstiger Weise ausgenutzt werden, was insbesondere bei der Herstellung von Schnee für Skizwecke von Bedeutung ist.

Diese Düsenanordnung weist einen Düsenkörper auf, der einen Lufteinlaß und einen Flüssigkeitseinlaß "besitzt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird eine Düse geschaffen, die eine Wirbelkammer umfaßt, wo die Flüssigkeit tangential eintritt, um einen dünnen Film zu bilden,

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der gegen vorstehende Rippen auf der inneren Oberfläche der Kammer auftrifft, um eine Turbulenz in die Flüssigkeit einzuführen, wobei Druckluft auf den unstabilen, sich drehenden Flüssigkeitsfilm gerichtet wird, um eine wirksame Zerstäubung zu erreichen. Dabei ist im Düsenkörper eine Drosselstelle vorhanden, der eine oder mehrere zusätzliche Drosselstellen folgen, welche eine wiederholte Druckherabsetzung und eine plötzliche Expansion bewirken, wodurch eine fein zerstäubte Mischung von Flüssigkeit mit Luft gebildet wird, bevor die Düsenöffnung erreicht wird.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung wird eine erste Kammer innerhalb des Düsenkörpers definiert, die mit dem Flüssigkeitseinlaß in Verbindung steht. Eine Wirbelkammer ist wenigstens teilweise innerhalb der ersten Kammer angeordnet und es sind Öffnungen in der Seitenwand der Wirbelkammer vorgesehen, um Flüssigkeit aus der ersten Kammer nach dem äußeren Umfang der Wirbelkammer gelangen zu lassen, wobei die Flüssigkeit eine im wesentlichen tangential verlaufende Geschwindigkeitskomponente besitzt. Ein Luftführungseinsatz innerhalb der Wirbelkammer weist an einem Ende einen Einlaß auf, der mit dem Lufteinlaß in Verbindung steht, und es ist eine Hohlkammer vorgesehen, in deren Wand mehrere Löcher vorgesehen sind, um Luft aus der hohlen Kammer in die Wirbelkammer einströmen zu lassen, und ein ringförmiger Vorsprung auf dem Luftführungseinsatz bildet mit der Innenwand der Wirbelkammer zusammen eine Drosselstelle, durch die die Mischung aus Luft und Flüssigkeit hindurchtreten muß, um die Düsenöffnung zu erreichen.

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Bei dieser zweiten Ausführungsform kann eine Luftablenkplatte an jenem Ende des Luftführungseinsatzes vorgesehen werden, das vom Lufteinlaß abgewandt ist, um die Richtung und Form des Sprühstrahls, der aus der Düse austritt, zu beeinflussen, wobei diese Kappe eine weitere Drosselstelle bildet, die wiederum den Druck der Mischung herabsetzt, die dann plötzlich expandiert, wodurch die Zerstäubung verbessert wird. Der Luftführungseinsatz mit der Ablenkkappe ist bei dieser Ausführungsform aus der Wirbelkammer herausnehmbar und austauschbar gegen Einsätze mit Kappen unterschiedlicher Durchmesser. Die Steuerung des Sprühwinkels durch die Ablenkkappe und die Art und Weise der Steuerung des Winkels sowie die Änderung des Winkels können durch bestimmte Formen der Ablenkkappe vorgenommen werden, wobei nur mit Hydraulikdruck oder Hydraulikdruck und Druckluft gearbeitet werden kann.

Bei bekannten Sprühdüsen konnte ein symmetrisches Sprühmuster durch eine Ablenkplatte erreicht werden, wobei der Sprühwinkel dadurch eingestellt wurde, daß das Strömungsmittel glatt entlang einer im Winkel angestellten Oberfläche abfloß, und es wurde diese Winkeloberfläche benutzt, um den Sprühwinkel einzustellen. Die erfindungsgemäße Düse benötigt keine Winkeleinstellung irgendeiner Oberfläche der Ablenkkappe, sondern es wird der Sprühwinkel dadurch geändert, daß der Durchmesser der Kappe eingestellt wird. Der Winkel des Oberflächenbereichs der Ablenkkappe, der den austretenden Strahl verteilt, bleibt bei allen auswechselbaren Kappen konstant und verläuft vorzugsweise in einem Winkel von 90 ° gegenüber der Achse des Einsatzkörpers. Dieser Aufbau der Ablenkoberfläche gegenüber der Kappe verursacht die Erzeugung einer

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Druckwelle und dadurch wird der gewünschte Sprühwinkel erreicht und durch Steuerung der Richtung und Expansion der kombinierten Luft-Flüssigkeits-Mischung kann der Winkel des Sprühstrahls eingestellt und präzise über den gesamten Arbeitsbereich der Düse eingestellt werden.

Die Kontraktion und Restriktion innerhalb der Düse und die plötzliche Expansion der Luft-Flüssigkeits-Mischung an dieser Stelle und die weitere Drosselung, die an der Kappe zustande kommt, tragen wesentlich zur Atomisierung der Mischung bei.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäuberdüse zu schaffen, die entweder hydraulisch oder unter Unterstützung durch Druckluft betrieben werden kann, um eine feine Zerstäubung zu erlangen unter wirtschaftlicher Ausnutzung der Energie der zugeführten Strömungsmittel.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Zerstäuberdüse, die eine öffnung besitzt, in der eine ringförmige Drosselstelle zu einer plötzlichen Expansion und Druckverminderung führt, wobei dieser Vorgang ein oder mehrmals wiederholt wird, um eine weitere Turbulenz zu erreichen und eine feinere Zerstäubung zu gewährleisten.

Ein wichtiges Merkmal der Erfindung besteht darin, eine Zerstäuberdüse zu schaffen, die eine innere Verwirbelungskammer besitzt, welche Innenrippen aufweist, um die Flüssigkeit innerhalb der Düse aufzubrechen und in axiale und radiale Geschwindigkeitskomponenten aufzuteilen, in Abhängigkeit von dem Durchmesser der Kammer und dem

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Flüssigkeitsdruck, wobei eine Hochdruckluft zugesetzt werden kann, um eine noch feinere Zerstäubung zu erreichen.

Weiter "bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Zerstäuberdüse mit einer Verw-irbelungskammer und einem Luftführungseins atzkörper, der in die Yerwirbelungskammer einsteht und einen Portsatz aufweist, der mehrere Drosselstellen bildet, die eine wiederholte Restriktion und Expansion bewirken.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Spritzdüse mit einem ersten Bauteil, das eine Flüssigkeitskammer besitzt, mit einem zweiten Bauteil, welches eine Yerwirbelungskammer besitzt und in den ersten Teil einschraubbar ist, wobei eine Düsenöffnung in dem zweiten Bauteil einschraubbar ist und ein Luftführungseinsatz durch die Öffnung vorsteht und in dem zweiten Bauteil eingeschraubt ist, wobei ein Flüssigkeitskanal in dem ersten Bauteil innerhalb der Flüssigkeitskammer befindlich ist und ein Luftkanal durch den ersten Körper in Verbindung mit dem Luftführungseinsatζ steht und Kanäle durch den zweiten Körper in die Verwirbelungskammer geführt sind, und zwar derart, daß eine axiale Geschwindigkeit auf die Flüssigkeit innerhalb der Kammer aufgeprägt wird, und wobei Luftkanäle in die Wirbelkammer münden, um Hochdruckluft der Flüssigkeit zuzusetzen, bevor diese durch die Öffnungen entweicht.

Weiter bezweckt die Erfindung die Schaffung einer Zerstäuberdüse mit auswechselbaren Ablenkkappen, um den Sprühwinkel der Düse einzustellen, ohne daß der

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Anstellwinkel der Oberfläche der jeweiligen Kappe geändert würde.

Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform einer Atomisierungssprühdüse mit einem Dreifachdrossel- und Expansionsauslaß,

Fig. 2 eine Stirnansicht der Düse nach Fig. 1, aus der der Lufteinlaß und der Flüssigkeitseinlaß ersichtlich sind,

Fig. 3 einen Querschnitt nach der Linie 3-3 gemäß Fig. 1,

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie 4—4 gemäß Fig. 1 ,

Fig. 5 einen Teilschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Auslasses mit Zweifachdrossel,

Fig. 6 eine Schnittansicht einer abgewandelten Düsenform, bei der ein Fächerstrahlauslaß vorgesehen ist,

Fig. 7 eine der Fig. 6 entsprechende Schnittansicht mit Fächerdüsenauslaß und einem auswechselbaren Auslaßöffnungselement, welches durch Änderung dieses Elementes unterschiedliche Sprühmuster herzustellen gestattet,

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Fig. 8 eine der Fig. 7 entsprechende Ansicht mit auswechselbarem Auslaßelement, welches in diesem Fall als schmale Konus-Sprühöffnuhg ausgebildet ist,

Fig. 9 eine Draufsicht auf das Auslaßende einer zweiten Ausführungsform der Düse in kleinerem Maßstab als die übrigen Darstellungen,

Fig. 10 einen Vertikalschnitt nach der Linie 10-10 gemäß Fig. 9,

Fig. 11 einen Horizontalschnitt der Düse, geschnitten nach der Linie 11-11 gemäß Fig. 10,

Fig. 12 und 13 Teilschnittansichten entsprechend der Fig. 10, welche auswechselbare Luftstößel bzw. Ablenkkappen erkennen lassen, die in Verbindung mit der Anordnung nach Fig. 12 verwendbar sind, welche eine Ablenkkappe mit kleinerem Durchmesser zeigt als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10.

Beschreibung eines ersten Ausführungsbeispiels

Die Luftzerstäuber-Sprühdüse gemäß der Erfindung ist in den Fig. 1 bis 8 dargestellt und hieraus ist ersichtlich, daß der gesamte Düsenaufbau nur aus zwei Teilen besteht, nämlich einem Hauptdüsenkörper 50 und einem getrennten Luftzuführungseinsatz 51· Der Hauptdüsenkörper 50 ist mit

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einer Lufteinlaßöffnung 52 an einem Ende ausgestattet, die mit einem Innengewinde 53 versehen ist, um einen Luftleitungsanschluß aufzunehmen, der von einer Druckluftquelle (nicht dargestellt) gespeist wird.

Eine zweite Gewindeöffnung 54- an diesem Ende des Düsenkörpers 50 trägt den Luftzuführungseinsatz 51» der bei in die öffnung 54- eingeschraubt ist. Die öffnung 54· hat einen etwas kleineren Durchmesser als die Einlaßöffnung 52 und eine dritte Öffnung 56 mit noch kleinerem Durchmesser ist in diesem Bereich des Düsenkörpers vorgesehen, die einen Gleitsitz 57 für eine Ringschulter 58 des Luftführungseinsatzes bildet. Durch Berührung zwischen der Schulter 58 und dem Sitz 57 wird eine Dichtung gebildet, die durch die konische Abschrägung verbessert wird.

Der Luftführungseinsatz ist mit einer offenen hexagonalen Passung 59 zum Einsatz eines geeigneten Innensechskants versehen, um den Einsatzkörper im Gewinde 55 anzuziehen und gegen den Sitz 57 zu drücken. Der Lufteinsatz 51 weist außerdem einen ringförmigen Kragen 60 auf, der dicht in die öffnung 56 einpaßt.

Im Mittelabschnitt des Düsenkörpers 51 ist eine zentrale Wirbelkammer 61 vorgesehen, um die Flüssigkeit wirksam mit Druckluft zu vermischen und eine Mischung zu schaffen, die zerstäubt ist und danach durch die Düse behandelt werden kann. In gleicher Weise sind im Abstand nach außen vorstehende Rippen 75 soif der inneren Oberfläche der Wirbelkammer vorgesehen, die Vorsprünge bilden, gegen die die eintretende Flüssigkeit auftrifft, um einen unstabilen dünnen Film aus rotierender Flüssigkeit zu

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sclaaffen. in einer Seite des Düsenkörpers "befindet sich im allgemeinen Bereich der Wirbelkammer 61 ein Flüssigkeitseinlaß 62, der ebenfalls mit Innengewinde versehen ist, um eine Flüssigkeitszuleitung anschließen zu können. Der Einlaß führt nach einer Flüssigkeitskammer 63, aus der Flüssigkeit über eine Öffnung 64- in die Wirbelkammer 61 eingeleitet wird. Wie am besten aus Fig.3 ersichtlich, ist die Öffnung 64- tangential relativ zur Wirbelkammer angeordnet, so daß die unter Druck in die Wirbelkammer abgegebene Flüssigkeit sogleich um den Umfang der Kammer verwirbelt wird und einen sich drehenden Flüssigkeitsfilm bildet, wodurch sich eine größtmögliche Bewegung und Turbulenz durch Auftreffen der Flüssigkeit direkt gegen die Rippen 75 ergibt.

Der Luftführungseinsatz 51 steht in die Wirbelkammer 61 ein und dient dazu, Druckluft der Flüssigkeit in der Kammer zuzuführen. Der Einsatz 51 weist eine innere Luftkammer 65 auf, aus der Druckluft in die Wirbelkammer im Winkelabstand von jeweils 90 ° über öffnungen 66 im wesentlichen senkrecht zur Achse des Lufteinlasses eingeblasen wird, so daß mit den vier Luftstrahlen, die auf den Wirbelfilm der Flüssigkeit auftreffen, eine außerordentlich aktive und durchgehende Vermischung von Luft und Wasser mit der größtmöglichen Turbulenz erhalten wird und die Mischung geeignet ist zur Versprühung bei dem folgenden Durchtritt durch die Düse. Die Luft wird über die Luftkammer 65 geleitet und senkrecht gegen den unstabilen Flüssigkeitsfilm durch die rechtwinkligen öffnungen 66 mit hoher Geschwindigkeit ausgeblasen, um eine maximale Bewegung und Turbulenz zu erhalten.

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Die Luftauslaßöffnungen 66 verlaufen in Längsrichtung der Düse von der Lufteinlaßöffnung 64 so, daß die Vermischung von Luft und Flüssigkeit in der Wirbelkammer stattfindet, ohne daß ein Luftstrahl direkt in die Flüssigkeitseinlaßöffnung 64 gelangen könnte, und auf diese Weise wird eine äußerst wirksame Vermischung der beiden Strömungsmittel gewährleistet. Der Luftführungseinsatz 51 nimmt eine Mittellage in der Wirbelkammer 61 derart ein, daß beim Einspritzen der Flüssigkeit in die Kammer in tangentialer Richtung aus der öffnung 64 und durch die vier Luftstrahlen, die radial aus den öffnungen 66 in gleichem Winkelabstand austreten, eine durchgehende und vollständige Vermischung mit der Luft erreicht wird, so daß die Mischung in den Kanal 76 eintreten kann, der nach der Abgabeöffnung 68 führt. Die sich drehende Mischung aus Luft und Flüssigkeit wird in den Auslaßkanal 67 gedruckt und gedrosselt und danach kann sich die Mischung wieder ausdehnen und dann wird sie wiederum gedrosselt und wiederum läßt man sie ausdehnen, und dies geschieht mehrmals, bevor das gewünschte Muster erreicht ist, welches durch die Düsenöffnung 68 austreten kann.

Der Luftführungseinsatz 51 steht in die Wirbelkammer 61 über die volle Erstreckung der Kammer ein und ist mit einem Portsatz 69 versehen, der in den Austrittskanal 67 einsteht, und für die Erfindung ist es äußerst wichtig, daß dieser Fortsatz eine erste Drosselstelle 70 aufweist und danach weitere Drosselstellen 71 j und, wie ersichtlich, sind insgesamt drei Drosselstellen vorgesehen, die von einem ersten Element 70 und den folgenden Elementen 71 gebildet werden und sämtlich in dem Auslaßkanal 67 liegen. Diese Drosselstellen bewirken eine Verengung des

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Kanals an im Abstand zueinander liegenden Stellen, wobei Expansionsräume jeder Drosselstelle folgen, wodurch, die Wirksamkeit des Zerstäubens dadurch verbessert wird, daß die Turbulenz von Luft-und Flüssigkeitsmischung kurz vor Abgabe der Mischung durch die Öffnung 68 erhöht wird. Wenn die Düse benutzt wird, um Schnee herzustellen, dann existiert das gewählte Sprühmuster an der Düsenöffnung und friert unmittelbar danach zu winzigen Eiskristallen, die auf eine Skispur oder Abfahrtsspur aufgesprüht werden können. Der Sprühstrahl kann in einem flachen Fächermuster oder in einem schwach konischen runden Sprühmuster aufgetragen werden, je nach der Regelung, die am Düsenausgang benutzt wird, und je nach den Drosselstellen im Austrittskanal 67.

Eine Düsenöffnung für einen flachen Facherstrahl ist in den Fig. 6 und 7 dargestellt. Die Düsenöffnung kann als integraler Bestandteil des Düsenkörpers ausgebildet sein, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist, oder sie kann in einem getrennten Mundstück angeordnet werden, welches austauschbar in den Düsenkörper einschraubbar ist, wie dies aus Fig. 7 ersichtlich ist. Diese Düsen besitzen zwei Drosselstellen 70 "und 71, wie dies im folgenden unter Bezugnahme auf die Gesamtanordnung der Mehrfachdrossel-Düse beschrieben wird. Die gleichen Bezugszeichen sind bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 6 und 7 sowie in Fig. 8 verwendet, sofern sie den Teilen nach Fig. 1 bis 5 entsprechene Teile bezeichnen.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird das Ausströmende der Düse von einem Düsenöffnungsaufbau gebildet, der sich nach dem Auslaß bei 76 hin verjüngt. Die Auslaßöffnung 77 hat

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die Form eines Schlitzes, der einen flachen Fächerstrahl austreten läßt, welcher die Düse insbesondere zur Erzeugung von Schnee geeignet macht. Die Düse hat eine hohe Strömungskapazität und dies trägt ebenfalls dazu bei, sie für die Erzeugung von Schnee von Vorteil erscheinen zu lassen. Wenn die Düse in Verbindung mit einem Einsatzelement mit zwei Drosselstellen benutzt wird, dann widcb die flache Schlitzöffnung 77 als dritte Drosselstelle am Auslaß, so daß eine Düse gebildet wird, die drei Drosselstellen im Abstand hintereinander aufweist, wodurch wiederum die Wirksamkeit der Atomisierung der Zwei-Element-Drosseldüse verbessert wird.

Bei der Düse nach Fig. 7 ist der Düsenkörper innen mit einem Gewinde 78 versehen und die Auslaßöffnung ist in einem getrennten Mundstück 79 angeordnet, welches in das Gewinde 78 einschraubbar ist, um die Düsenöffnung mit dem Düsenkörper zu verbinden. Dieses Mundstück 79 weist eine Düsenöffnung 80 auf, die ähnlich wie der Schlitz 77 im Endabschnitt 76 der Düse nach Fig. 6 ausgebildet ist, so daß die gleichen Vorteile eines flachen Fächerstrahls erlangt werden, der besonders zur Erzeugung von Schnee günstig ist. Dadurch, daß das Mundstück 79 in den Düsenkörper einschraubbar ist, wird es mit anderen Elementen austauschbar, die Düsenauslaßöffnungen unterschiedlicher Gestalt haben können, so daß die Düse leicht auf unterschiedliche Anwendungen abgestimmt werden kann.

Die Konstruktion der Düse nach Fig. 7 und 8 hat die Wirkung, daß ein dritter Teil zu den beiden Teilen gemäß Fig. 1 bis dazukommt, d.h. es ist ein auswechselbares Ausströmelement

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am Ausströmende des Düsenkörpers vorgesehen, so daß zu dem Aufbau, bestehend aus Düsenlcörper 50 und Luftführungseinsatz 51 noch das Ausströmelement 79 gemäß Fig. 7 und entsprechend das Element 8l nach Fig. 8 dazukommt. Bei dieser letztgenannten Figur ist das Ausströmelement 81 bei 82 in den Düsenkörper eingeschraubt, ähnlich wie das Ausströmelement 79 bei Fig. 7 eingeschraubt ist. Das Element 81 ist jedoch so aufgebaut, daß ein schmaler runder Sprühkegel beim Auslaß in die Atmosphäre entsteht. Zu diesem Zweck: ist die Öffnung rund, so daß der Sprühstrahl, der aus der Düse hervortritt, in einem runden Muster ausgespritzt wird.

Die in Pig. 5 dargestellte Düse weist zwei Drosselstellen 70 und 71 auf, während die Düse nach Fig. 1 drei Drosselstellen 70, 71 bzw. 72 aufweist, während die Düsen gemäß Fig· 6, 7 und 8 jeweils drei Drosselstellen bilden, wenn man die Drosselöffnungen 77 y 80 und 83 einschließtj wenn diese Öffnungen in Verbindung mit einem Dreielement-Einsatz benutzt werden, wie er in Fig. 1 dargestellt ist, dann erhöht sich die Zahl der Drosselstellen auf vier, wodurch sich eine höchst wirksame Sprühverteilung ergibt, die ebenfalls insbesondere zur Erzeugung von Schnee geeignet ist.

Die Mehrfachdrosselstellen 70 und 71 sind einstückig mit dem Luftführungseinsatz hergestellt und haben die Gestalt gegenüberstehender Kegelstumpfe, die mit ihren Enden gegeneinandergesetzt sind, so daß ihre konisbhen Oberflächen 72 und 73 ©in. ringförmiges Tal zwischen den im Abstand zueinander liegenden Stellen maximalen Durchmessers, d. h. den Drosselstellen 70 und 71, bilden. Diese Täler bilden Bäume 74- zwischen den Drosselstellen, wo die

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Luft-Flüssigkeits-Mischung sich zwischen den Drosselstellen 70 und 71 plötzlich entspannen kann und so eine Turbulenz erzeugt wird, die weiter die Mischung aufbricht und diese sehr wirksam atomisiert als Folge der wiederholten Drosselung und Expansion.

Ähnlich wird die Mischung an den Drosselstellen 71 gedrosselt, wo die Mischung wiederholt zu einer plötzlichen Expansion in die Eäume 71 zwischen den Drosselstellen und zwischen der Drosselstelle und der öffnung 68 expandiert wird, was eine bestmögliche Zerstäubung gewährleistet. Diese wiederholte Drosselung und plötzliche Expansion der Mischung aus Luft und Flüssigkeit in den Räumen 74 mit negativem Druck zwischen den Drosselstellen und hinter der letzten Drosselstelle innerhalb des Kanals 67 führt zu einer besseren Wirksamkeit der Düse im Hinblick auf fein zerstäubte Flüssigkeitsteilchen, die aus der Düsenöffnung austreten, und es wird eine geringere Energie der Druckluft benötigt, um ein Ausmaß von Zerstäubung zu erreichen, die mit anderen verfügbaren Düsen nicht erhalten werden konnte. Eine höchst turbulente Vermischung von Luft und Flüssigkeit wird insbesondere infolge der wiederholten Drosselstellen gewährleistet, durch die die Mischung hindurchtreten muß und von denen jede eine Druckherabsetzung und plötzliche Expansion der vermischten Strömungsmittel bewirkt, wenn die Mischung durch die Drosselstellen in die Räume negativen Druckes hinter jeder Drosselstelle eintritt. Der wiederholte Druckabfall hat auch zur Folge, daß die zerstäubte Mischung nach der öffnung 68 hin induziert wird, und es wird wirksam eine Rückströmung nach den Zuführungsleitungen verhindert.

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Gemäß Fig. 1 bestehen die Drosselstellen 70 "und 71 insgesamt aus drei Elementen, die die strömende Mischung an jeder Stelle drosseln und eine plötzliche Expansion nach den ITiederäruckräumen gewährleisten, jedoch kann die Zahl der Drosselstellen je nach dem Verwendungszweck geändert werden. Fig. 5 zeigt eine Abwandlung der Düse, bei der zwei Drosselstellen vorhanden sind. Hier ist der Lufteinlaß 69 mit einer ersten Drosselstelle 70 versehen, der ein Niederdruckraum 74- und dann eine zweite Drosselstelle 71 folgt, die die letzte Drosselstelle bildet, nach der das Gemisch aus Flüssigkeit und Luft plötzlich in dem Uiederdruckraum, der von dem Düsenkanal 67 gebildet wird, expandiert. Diese Düsenanordnung ergibt auch eine Mehrfachdrosselung und -expansion der Mischung zum Zwecke einer wirksamen Zerstäubung, aber hierbei erfolgt nur eine zweifache Drosselung und Expansion und nicht eine dreifache wie bei der Düse gemäß Fig. 1.

Beschreibung eines zweiten Ausführun^sbeispiels

Der Düsenaufbau dieses Ausführungsbeispiels ist aus Fig. 9 erkennbar und hieraus ist ersichtlich, daß der Düsenaufbau aus vier Teilen besteht, die Elemente umfassen, welche in wichtiger Hinsicht zu der verbesserten Arbeitsweise dieser Düse beitragen. Die Düse weist einen Hauptkörper Ί0 mit einem Flüssigkeitseinlaß 11 und einem Kanal 12 auf, der nach einer Flüssigkeitskammer 13 führt. Der Einlaß 11 ist mit einem Gewinde 14 versehen, um eine Zuführungsleitung (nicht dargestellt) anschließen zu können, die mit einer Flüssigkeitsquelle in Verbindung

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steht.

Eine getrennte Wirbelkammer 15 ist in den Düsenhauptkörper bei 16 eingeschraubt und verläuft durch die Flüssigkeitskammer 13 und sitzt auf einer Innenöffnung Ύ] im Hauptkörper 10, wobei ein Dichtungsring 18 zwischen dem Boden des Körpers 15 und um die Öffnung 17 im Hauptkörper eine Abdichtung schafft. Die öffnung 17 steht mit einem Kanal 19 im Hauptkörper in Verbindung, der nach einem Lufteinlaß 20 führt, welcher mit einem Innengewinde 21a versehen ist, womit ein .Anschluß an eine geeignete Druckluftquelle möglich ist. Durch die Anordnung der Wirbelkammer 15 im Hauptdüsenkörper 13 wird die Flüssigkeitskammer in zwei Kammern aufgeteilt, die durch die Wand der Wirbelkammer getrennt sind, wie dies am besten aus Fig. 7 ersichtlich ist, aber es erfolgt eine Verbindung um den Boden der Wirbelkammer, wie dies aus Fig. 6 ersichtlich ist. Das so gebildete Flüssigkeitsreservoir wird vom Einlaß 11 gespeist.

Der Düsenkörper 15 weist eine durch die Kreisinnenwand definierte Wirbelkammer auf und ein Hundstück 22 ist bei 23 in die Wirbelkammer eingeschraubt, wobei dieses Hundstück einen Kanal 24 aufweist, der von der Wirbelkammer 21 durch das Mundstück 22 hindurch nach einer Düsenöffnung 25 verläuft, deren obere Oberfläche bei 26 kegelig geformt ist. Durch das Hundstück 22 steht in die Wirbelkammer 21 ein Luftführungseinsatz 27 ein, der in die Basis der Kammer bei 28 axial auf die öffnung 17 ausgerichtet eingeschraubt ist. So steht der Lufteinsatzkörper 27, der eine hohle Form hat, um eine Luftkammer 29 zu bilden, in direkter Verbindung mit der Luftzuführung über die

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Öffnung 17 "und den Kanal 19· Ein Schult er sit ζ 30 stellt eine Dichtungsanordnung mit der Wirbelkammerwand 31 her, so daß die Luft an dieser Stelle nicht in die Wirbelkammer 21 entweichen kann.

Der Wirbelkammerkörper 15» das Mundstück 22 und der Luftführungseinsatz 27 können vorher zusammengesetzt sein, um als Untereinheit in den Düsenkörper 10 eingesetzt werden zu können, und zu diesem Zweck ist der Luftführungskörper 27 am unteren Ende mit einem Innensechskant 29a (Fig. 10) ausgerüstet, der nach innen offen ist, um einen geeigneten Schlüssel aufzunehmen und den Führungskörper in eine Gewindeöffnung in der Bodenwand 31 der Wirbelkammer einschrauben zu können.

Der Körper der Wirbelkammer ist mit einem horizontalen Flansch 32 versehen, und dieser Flansch sitzt auf dem Oberrand 33 des Hauptkörpers 10 und das Mundstück 22 besitzt einen horizontalen Flansch 34·* und dieser Flansch sitzt auf der ringförmigen Stirnfläche 35 der Wirbelkammer. Auf diese Weise bilden die Einzelteile der Düse eine Einheit, bei der sämtliche Einzelteile axial aufeinander ausgerichtet sind und in ihrer Funktion zusammenwirken.

Die beiden Seiten der Flüssigkeitskammer 13 stehen in direkter Verbindung mit der Wirbelkammer 21 über diagonal gegenüberliegende Öffnungen 36 der Ringwand der Wirbelkammer 15» und wie am besten Aus Fig. 10 erkennbar ist, liegen diese öffnungen an solchen Stellen, daß die Flüssigkeit, die in die Wirbelkammer 21 austritt, am Umfang der Wirbelkammer in gleichen Winkelabständen heraustritt,

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so daß eine Wirbel"bildung mit der Geschwindigkeit erreicht wird, die durch den Druck hervorgerufen wird, unter dem die Flüssigkeit eingespritzt wird.

Die Luftkammer 29 im Luftzuführungseinsatz 27 steht in direkter Verbindung mit dem Lufteinlaß 20 über den Kanal 19 und spritzt diese Hochdruckluft in die Wirbelkammer 21 über öffnungen 37 und 38 an vertikal im Abstand zueinander liegenden oberen und unteren Stellen ein, die über die Umgebungswand der Kammer 29 im Winkelabstand von 90 zueinander angeordnet sind, entsprechend den vier Löchern, die von den unteren und oberen öffnungen repräsentiert sind. Wenn die Flüssigkeit über den Umfang der Wirbelkammer abströmt, dann wird die Hochdruckluft so eingespritzt, daß die größtmöglichen Turbulenzen in der Flüssigkeit entstehen, um diese aufzubrechen und die bestmögliche Versprühung zu erzielen.

Diese hochturbulente Mischung von Flüssigkeit und Luft tritt nach oben durch den Kanal 24 und auf sie wirkt eine Drossel 39 ein, die in diesem Kanal durch einen Ringvorsprung gebildet ist, welcher den Luftzuführungseinsatz 27 umgibt und den Durchtrittskansl drosselt und so eine Druckverminderung und plötzliche Expansion der Strömungsmittel nach Durchtreten der Drosselstelle bewirkt, so daß die Mischung fein atomisiert wird, bevor sie den Düsenauslaß erreicht, wo eine zweite Drosselstelle an der Öffnung 25 gebildet wird, die von der Mündungsoberfläche 41 erzeugt wird, wo eine Druckherabsetzung und plötzliche Expansion eintritt, wenn die Mischung aus der Düse ausgespritzt wird. Dieser Druckabfall bewirkt außerdem, daß die Strömungsmittel kontinuierlich nach der öffnung 25

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strömen, und es wird ein Rückfluß der Flüssigkeit in die Luftleitung verhindert, die mit dem Einlaß 20 verbunden ist.

Der Lufteinsatz 27 ist so ausgebildet, daß er gegen andere Einsätze ausgetauscht werden kann, die so abgewandelt sind, daß sie Luftablenkkappen unterschiedlichen Durchmessers aufweisen. Aus Fig. 10 ist ersichtlich, daß die Ablenkkappe 40 einen gewissen maximalen Durchmesser aufweist, der beträchtlich größer ist als der Durchmesser des Einsatzes 27, so daß eine horizontale Schulter an jenem Punkt gebildet wird, wo die Kappe mit dem Einsatz verbunden ist, und diese rechtwinklige Beziehung bleibt bestehen unabhängig vom Durchmesser der Kappe. Die senkrechte Schulter umfaßt eine Ablenkoberfläche 41, die immer in dieser Horizontalebene liegt und im allgemeinen den gleichen Abstand von der Öffnung 25 aufweist. Die Pfeile 4-2 in Fig. 10 zeigen den Sprühwinkel an, der bei dieser speziellen Ablenkkappe und in Verbindung mit dieser Öffnung erreicht wird.

Aus Fig. 12 ist ersichtlich, daß die Ablenkkappe 40 einen kleineren Gesamtdurchmesser hat als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 10, so daß die horizontale Ablenkoberfläche 4-1 eine wesentlich andere Beziehung zu der Öffnung 25 besitzt, so daß das Sprühmuster einen Winkel annimmt, der durch die Pfeile 43 gekennzeichnet ist. In Fig. 13 hat die Ablenkkappe 40 jedoch noch einen größeren maximalen Durchmesser und infolgedessen hat die Ablenkoberfläche 4-1 eine völlig andere Beziehung zu der öffnung 25, und dies führt zu einem Sprühmuster, welches aus der Düse als im wesentlichen horizontaler Sprühstrahl austritt,

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wie dies durch die Pfeile 44 angedeutet ist. Bei allen diesen Sprühkappen liegt die Sprühoberfläche 41 senkrecht zur Achse des Einsatzes 27 und die Änderung des Sprühmusters wird nur dadurch erreicht, daß der Durchmesser der Ablenkoberfläche 41 und die Beziehung zur Öffnung 25 geändert werden.

Im Betrieb tritt die Flüssigkeit tangential über die öffnungen 36 in die Wirbelkammer 21 ein und die Flüssigkeit dreht sich um den Umfang der Wirbelkammer 21 und nimmt unter dem Flüssigkeitsieitungsdruck eine solche Geschwindigkeit an, daß sie durch den Öffnungskanal 24 in Form eines dünnen Flüssigkeitsfilms hindurchtritt. Wenn die Flüssigkeit über die Öffnung 25 ausgespritzt wird, wird sie einer relativen Fluktuation in ihrer Geschwindigkeit unterworfen, und beim Durchtritt über den Rand 26 der Öffnung bilden diese Fluktuationen Störungen in der Natur der Wellen in dem Flüssigkeitsfilm, da dieser Film vom Düsenauslaß weg verläuft und schnell dünner wird und über die Wellen sich aufzureißen beginnt. Hierdurch wird der Film schnell aufgebrochen und schließlich in kugelförmige Tropfen aufgespalten. Der Konuswinkel des Sprühstrahls bei dieser Art des Aufbrechens kann als eine Funktion der axialen und radialen Geschwindigkeiten der Flüssigkeit gekennzeichnet werden, und dies wird durch den Durchmesser der Wirbelkammer, den Leitungsdruck der Flüssigkeit und durch das Verhältnis der Länge der Öffnung relativ zu ihrem Durchmesser bestimmt.

Ein wichtiges Merkmal dieser Ausführungsform der Erfindung ist wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel das Verfahren, mit dem Luft zugesetzt wird, um eine weitere

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Zerstäubung der Flüssigkeit zu erreichen, wodurch das Flüssigkeitsaufbrechmerkmal vereinigt wird mit der pneumatischen und hydraulischen Arbeitsweise der Düse. Wenn die Düse in Verbindung mit einer Luftversprühung der Flüssigkeit arbeitet, dann wird die Düse zunächst durch die hydraulischen Kräfte veranlaßt, die Flüssigkeit zu versprühen, selbst wenn keine Luft zugesetzt wird. Dies stellt einen sehr kritischen Punkt des Übergangs der Flüssigkeitsströmung innerhalb der Düsen dar, und wenn die Luft zu diesem Zeitpunkt in der Weise zugesetzt wird, daß der volle Vorteil der Strömungsmittelinstabilität ausgenutzt wird, dann wird die Flüssigkeit in einem sehr viel höheren Maß versprüht als dies durch die Kraft von Flüssigkeit oder Luft allein geschehen könnte.

Während der kombinierten, durch Luft unterstützten Arbeitsweise wird die Luft, die im Einlaß 20 oder 52 zugeführt wird, über den zentralen Luftführungseinsatz 27 oder 51 geleitet und tritt in die Wirbelkammer 15 oder über die kreuzweise angeordneten öffnungen 37 "und 38 oder 66 mit einer sehr hohen Geschwindigkeit ein. Die Flüssigkeit vom Einlaß 11 oder 62 tritt in die Wirbelkammern 15 oder 61 durch die tangential angeordneten Einlaßöffnungen 36 oder 64 ein, so daß die Flüssigkeit unmittelbar nach ihrem Eintritt in die Wirbelkammer in dieser zirkuliert und ein schnell rotierender dünner Film auf der inneren Oberfläche 21 oder 61 der Wirbelkammer gebildet wird.

Die eintretenden Luftströme treffen auf diesem dünnen Flüssigkeitsfilm senkrecht auf und erzeugen so ein Höchstmaß an Turbulenz und bewirken eine kräftige Vermischung von Luft mit der Flüssigkeit. Das Luft-Flüssigkeits-

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Gemisch tritt aus dem Inneren der Wirbelkammer in den Kanal 24 oder 67 ein und wenn die Mischung an der ringförmigen Drosselstelle 39 oder 70/71 vorbeistreicht, dann erfolgt eine Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit und infolge der Strömung aus dem relativ großen Volumen der Wirbelkammer über die Drosselstelle und infolge der darauffolgenden Entspannung in den Bäumen hinter der Drosselstelle.

Bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung hat die plötzliche Entspannung zur Folge, daß die Luft-Flüssigkeits-Mischung bereits fein atomisiert ist, bevor das präzise Sprühmuster gebildet ist, und der Sprühwinkel an der Düsenöffnung 25 wird zwischen der Ablenkoberfläche 41 und der Oberfläche 25 definiert. Der plötzliche Druckabfall über der Drosselstelle 39 hat außerdem eine günstige Wirkung im Hinblick auf eine kontinuierliche Strömung nach der Öffnung 25* und hierdurch wird verhindert, daß die Flüssigkeit durch die Luftleitung 19, 20 zurückfließt, insbesondere wenn keine Luft zugeführt wird. Diese vorteilhafte Wirkung wird erreicht, weil eine geringe negative Druckbedingung erzeugt wird, wenn die Flüssigkeit von dem Inneren 21 der Wirbelkammer durch den Singspalt an der Drosselstelle 39 am Lufteinsatz 27 innerhalb des Durchtrittskanals 24 strömt. Der Druckabfall wird tatsächlich durch die Kontraktion und plötzliche Expansion der Luft bewirkt, die mit dein Flüssigkeitsstrom durch diese Bereiche bewegt wird, so daß in Wirklichkeit die Flüssigkeit nicht in Berührung mit der Drossel 39 gelangt.

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Sprühwinkel des zerstäubten Sprühstrahls

An der Öffnung 23 kann der Konuswinkel des austretenden Sprühstrahls dadurch geändert werden, daß der Durchmesser für diese Ablenkoberfläche 4-1 geändert wird. Diese Oberfläche stellt einen integralen Teil der Ablenkkappe 40 dar und die Kappe stellt natürlich einen integralen Bestandteil des Luftführungseinsatzes 27 dar, so daß durch Austausch des Lufteinsatzes gemäß Fig. 10 gegen einen Luftführungseinsatz gemäß Fig. 12 und 13 der Konuswinkel des abgegebenen Sprühstrahls je nach den speziellen Erfordernissen eingestellt werden kann. Durch diese Austauschmöglichkeit der Ablenkkappen 40 kann der Sprühwinkel von etwa 40 ° auf etwa 180 ° geändert werden, ohne daß die Flüssigkeitsströmung bei gegebenem Luftdruck und Flüssigkeitsdruck geändert wird.

Der Sprühwinkel wird durch die ringförmige Strömungsmittelmischung um die Ablenkkappe 40 herum gebildet,und durch Änderung des Durchmessers der Ablenkoberfläche 4-1 kann der Sprühwinkel in der erforderlichen Weise modifiziert werden. Durch Benutzung eines kleineren Durchmessers der Oberfläche 4-1 wird der Sprühstrahl weniger ausgebreitet und mehr nach vorn gerichtet, um einen flachen Sprühkonus zu bilden. Indem man eine Kappe 40 mit größerem Durchmesser einsetzt, wird der Sprühstrahl weiter nach außen abgelenkt, und es kann sogar eine rechtwinklige Ablenkung erreicht werden, so daß der Sprühwinkel breiter wird und eine relativ niedrige Vorwärtsgeschwindigkeit erhält.

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Je größer der Durchmesser der Kappe 40, um so größer wird die Fläche der Ablenkoberfläche 41, die den Strahl nach außen ausbreitet, und je kleiner der Durchmesser der Kappe 40 wird, um so kleiner wird die !Fläche der Ablenkoberfläche 41, so daß der Sprühkegel einen kleineren Winkel erhält und eine größere Vorwärtskraft in diesem engeren Sprühkegel erhalten wird. Je genauer der Durchmesser der Ablenkoberfläche 41 eingestellt wird, um so genauer kann der Sprühkonus des Sprühstrahls eingestellt werden. Dadurch, daS die Ablenkkappe austauschbar ist, kann die Düse so eingestellt werden, daß sich der Sprühwinkel von dem Strahl 43 gemäß Fig. 12 oder dem Sprühwinkel 42 gemäß Fig. 10 auf den Sprühwinkel 44 gemäß Fig. 13 einstellt, und diese Änderung erfordert lediglich den Austausch des Luftführungseinsatzes 27 und den Einsatz einer anderen Luftführung mit einer Ablenkkappe 40 des gewünschten Durchmessers.

Folgerung

Aus den vorstehenden Ausführungen ergibt sich, daß eine Düse geschaffen wird, die als reine Hydraulikdüse arbeiten kenn und die außerdem zusätzlich mit Hochdruckluft gespeist werden kann, um die Zerstäubung weiter fortschreiten zu lassen, so daß das Ausmaß der Atomisierung in der gewünschten Weise von einer relativ groben Partikelgröße (wenn die Düse als reine Hydraulikdüse arbeitet) auf eine sehr feine Sprühpartikelgröße eingestellt werden kann, indem Hochdruckluft der Mischung in der beschriebenen Weise zugesetzt wird. Die Erfindtmg ermöglicht daher

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eine günstige Ausnutzung sowohl der Hydraulikenergie als auch der Pneumatikenergie oder beider, indem eine geeignete Korabination von Luftdruck und Flüssigkeitsdruck Anwendung findet.

Wichtig für die Erfindung ist, daß die Düse Mehrfachdrosselstellen im Strömungspfad der Luft-Flüssigkeits-Mischung aufweist, die eine wiederholte Druckerniedrigung und plötzliche Expansion der Mischung über jeder Drosselstelle ermöglichen, wodurch eine weitere Turbulenz erhalten wird, die die Atomisierung der immer feiner werdenden Mischung bewirkt, was von den negativen Drücken an der Abgabeseite der jeweiligen Drosselstellen herrührt, und dies verursacht eine Herabsetzung der erforderlichen Energie der Druckluft gegenüber anderen verfügbaren Düsen.

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Claims (21)

Patentanwälte -L>ip].-lrig; Curt WaI lach Dipl.-Phys. Dr.Tino Haibach Dipl.-lng. Rainer Feldkamp D-8000 München 2 ■ Kaufingerstraße 8 · Telefon (0 89) 24 02 75 · Telex 5 29 513 wakai d Datum: 27. April I98I Unser Zeichen: 17 198 K/Nu Pat e η t a η s ρ r ü c h e

1./Luftzerstäuber-Sprühdüse mit einem Düsenkörper, der eine Einlaßöffnung für eine Flüssigkeit und eine Einlaßöffnung für die Luft aufweist, dadurch gekennzeichnet , daß in der Düse eine Wirbelkammer vorgesehen ist, der die Flüssigkeit über eine tangentiale öffnung zugeführt wird, daß ein zentraler Luftführungseinsatz, der eine Luftkammer aufweist, in der Düse angeordnet ist und sich in die Wirbelkammer erstreckt, daß mehrere öffnungen in dem Luftführungseinsatz Luft aus der Luftkammer austreten lassen, daß die Öffnungen so angeordnet sind, daß die Luft in die Wirbelkammer ausgeblasen wird,und daß der Luftführungseinsatz in einen Kanal einsteht und daß eine Drosselstelle am Luftführungseinsatz innerhalb des Kanals vorgesehen ist, um eine Druckverminderung und plötzliche Expansion des Flüssigkeits-Luft-Gemischs zu bewirken.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine zweite Drosselstelle am

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Luftführungseins atz vorgesehen ist, die eine weitere Druckverminderung und plötzliche Expansion der aus der Düse ausgeblasenen Mischung "bewirkt.

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Drosselstelle mit der ersten Drosselstelle einen Druckverminderungs- und Expansionsraum zwischen den "beiden Drosselstellen "bildet und daß ein weiterer Druckverminderungs- und Expansionsraum hinter der zweiten Drosselstelle vorgesehen ist.

4-, Düse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine dritte Drosselstelle auf dem Luftführungseinsatz vorgesehen ist, die einen Druckverminderungs- und Expansionsraum zwischen der zweiten und dritten Drosselstelle bildet, wobei ein weiterer Druckverminderungs- und Expansionsraum hinter der dritten Drosselstelle gebildet ist.

5· Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Sprühwinkel der Düse zu verändern, und daß diese Vorrichtung aus einem auswechselbaren Einsatz besteht, der eine Ablenkkappe mit einer Ablenkoberfläche besitzt, die einen festen Winkel gegenüber der Achse des Einsatzes aufweist.

6. Düse nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß die Wirbelkammer einen

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getrennten, am Düsenkörper befestigten Teil aufweist

und daB der Einsatz im Düsenkörper festgelegt und die

Ablenkkappe außerhalb des Düsenkörpers angeordnet ist.

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatz durch eine öffnung in der Wirbelkammer hindurchsteht und daß die Ablenkkappe außerhalb der öffnung befindlich ist, wobei die Ablenkoberfläche im Abstand zu der Stirnseite der Öffnung derart liegt, daß eine ringförmige Austritt söffnung gebildet wird, die den Sprühwinkel für den Sprühstrahl bestimmt.

8. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß der Einsatz Luftstrahlöffnungen aufweist, die von der Kammer in die Wirbelkammer am oberen und unteren Ende führen.

9« Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Wirbelkammer in den Düsenkörper eingeschraubt ist und einen zentral angeordneten Sitz aufweist, der mit einer inneren öffnung des Düsenkörpers in Berührung kommt und in Verbindung mit dem Lufteinlaß steht, wobei der Auslaßkörper in die Wirbelkammer eingeschraubt ist und der Luftführungseinsatz durch die öffnung hindurchsteht und in die Basis der Wirbelkammer eingeschraubt ist, so daß die Luftkammer innerhalb des Luftführungseinsatzes mit dem Lufteinlaß in Verbindung steht.

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10. Düse nach .Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der feste Sprühwinkel etwa 90 ° gegenüber der Achse des Luftführungseinsatzes beträgt.

11. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Düsenkörper mit einer Öffnung an einem Ende und einer LuftZuführungsöffnung und einer Flüssigkeitszuführungsöffnung am anderen Ende aufweist, daß ein Luftführungseinsatz in der Luftführung eingeschraubt ist und sich in den Düsenkörper hinein erstreckt, daß eine Mischkammer für Luft und Flüssigkeit im Düsenkörper den Luftführungseinsatz umgibt, der eine Luftkaramer aufweist und eine oder mehrere Ausblasöffnungen besitzt, die die Luft aus der Luftkammer in die Mischkammer richten, und daß der Flüssigkeitseinlaß eine öffnung besitzt, die die Flüssigkeit in die Mischkammer austreten läßt, wobei der Auslaß einen Auslaßkanal aufweist, und daß der Luftführungseinsatz einen Fortsatz aufweist, der im Auslaßkanal liegt und eine Drosselstelle in diesem Kanal bildet, die eine Druckherabsetzung und plötzliche Expansion dahinter zur Folge hat.

12. Düse nach Anspruch 11, dadurch g e kennz eichnet , daß der Fortsatz eine zweite Drosselstelle im axialen Abstand zu der ersten Drosselstelle aufweist, um einen Expansionsraum dazwischen zu bilden, und daß ein Expansionsraum außerdem hinter der zweiten Drosselstelle gebildet ist.

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13. Düse nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet , daß die Luftabblasöffnungen und die Flüssigkeitsaustrittsöffnung axial im Abstand im Düsenkörper angeordnet sind.

14-, Düse nach Anspruch 13» dadurch gekennzeichnet , daß die Öffnung des Flüssigkeitseinlasses tangential angeordnet ist und die Flüssigkeit tangential in die Mischkammer am Umfang eintreten läßt, um eine Wirbelbewegung hervorzurufen, und daß die Luftausblasöffnungen die Luft in die Mischkammer in Winkelabständen von 90 ° zueinander eintreten lassen.

15- Düse nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß der Luftführungseinsät ζ in den Düsenkörper eingeschraubt ist und daß ein ringförmiger Sitz im Düsenkörper vorgesehen ist und eine Ringschulter am Luftführungseinsatz an diesem Sitz angreift, um eine Dichtung su bilden, und daß der Sitz und die Schulter in einem Winkel zur Achse angeordnet sind, um eine wirksame Dichtung hervorzurufen.

16. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftablaßöffnungen in Abständen und im wesentlichen senkrecht zur Achse des Luftführungseinsatzes angeordnet sind.

17. Düse nach Anspruch 16, dadurch

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gekennzeichnet , daß die Luftausblasöffnungen im Winkelabstand von 90 ° angeordnet sind.

18. Düse nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η zeichnet, daß die Düsenauslaßöffnung eine weitere Drosselstelle bildet.

19· Düse nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet , daß die Düsenauslaßöffnung eine dritte Drosselstelle bildet.

20. Düse nach Anspruch 4-, dadurch gekenn zeichnet , daß die Düsenauslaßöffnung eine vierte Drosselstelle bildet.

21. Düse nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsenauslaßöffnung in einer getrennten Spritzkappe angeordnet ist.

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