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DE3539665A1 - Spraying nozzle arrangement for a high pressure medium jet, in particular for erosion of material - Google Patents

Spraying nozzle arrangement for a high pressure medium jet, in particular for erosion of material

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Publication number
DE3539665A1
DE3539665A1 DE19853539665 DE3539665A DE3539665A1 DE 3539665 A1 DE3539665 A1 DE 3539665A1 DE 19853539665 DE19853539665 DE 19853539665 DE 3539665 A DE3539665 A DE 3539665A DE 3539665 A1 DE3539665 A1 DE 3539665A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
nozzle
arrangement according
mouth
channel
section
Prior art date
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Ceased
Application number
DE19853539665
Other languages
German (de)
Inventor
Josef Frisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Woma Apparatebau GmbH
Original Assignee
Woma Apparatebau GmbH
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Publication date
Application filed by Woma Apparatebau GmbH filed Critical Woma Apparatebau GmbH
Priority to DE19853539665 priority Critical patent/DE3539665A1/en
Publication of DE3539665A1 publication Critical patent/DE3539665A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/04—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge
    • B05B7/0416—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid
    • B05B7/0425—Spray pistols; Apparatus for discharge with arrangements for mixing liquids or other fluent materials before discharge with arrangements for mixing one gas and one liquid without any source of compressed gas, e.g. the air being sucked by the pressurised liquid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B08—CLEANING
    • B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
    • B08B3/00—Cleaning by methods involving the use or presence of liquid or steam
    • B08B3/02—Cleaning by the force of jets or sprays

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Abstract

Published without abstract.

Description

Die Erfindung betrifft eine Spritzdüsenanordnung für einen Hoch­ druckmittelstrahl, insbesonders zum Materialabtragen, z.B. zum Reinigen oder Entgraten.The invention relates to a spray nozzle arrangement for a high pressure medium jet, especially for material removal, e.g. to the Clean or deburr.

Bisher hat man auf unterschiedliche Weise versucht, eine Steige­ rung der Energie des aus einer Düse austretenden Strahles zu er­ reichen. Man hat daher versucht, mit pulsierendem oder moduliertem Wasserstrahl zu arbeiten oder auch einen sog. Wasserschlag herbei­ zuführen. Die dazu erforderlichen Anlagen sind sehr raumaufwendig, da sie einen Fremdantrieb benötigen, so daß sie z.B. nicht in engen Rohren, z.B. zum Entgraten, einsetzbar sind; oder sie sind zum Hochdruckmittelanschluß nicht geeignet, da bei ihnen Flüssigkeits­ schläge auftreten können, durch die eine Schädigung der Hochdruck­ pumpe eintreten kann.So far, attempts have been made to climb a path in different ways energy of the jet emerging from a nozzle pass. One has therefore tried with pulsating or modulated Water jet to work or a so-called water hammer respectively. The systems required for this are very space-consuming, because they require an external drive, so that they e.g. not in tight Pipes, e.g. for deburring, can be used; or they are for High-pressure medium connection is not suitable because they contain liquid Impacts can occur which damage the high pressure pump can enter.

Die Erfindung geht daher aus von einer Spritzdüsenanordnung mit einem Düsenmund von kreisförmigem Querschnitt und einem dem Düsen­ mund stromaufwärts vorgelagerten sich zum Düsenmund hin konisch verjüngenden Düsenkanal und ggf. mit einem zwischen diesen und dem Düsenmund liegenden zylindrischen Düsenkanalabschnitt.The invention is therefore based on a spray nozzle arrangement a nozzle mouth of circular cross section and one of the nozzles mouth upstream tapered towards the nozzle mouth tapering nozzle channel and possibly with a between these and the cylindrical nozzle channel section lying at the nozzle mouth.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine derartige Düsenordnung dadurch zu verbessern, daß eine Leistungssteigerung durch Erzeugung sog. Kavitationsblasen oder auch Luftblasen, also Einschlüssen von Luft, erfolgt, so daß eine Art Zertropfung und damit eine Art Schlag­ wirkung entsteht, die eine wesentliche Energiesteigerung bedingt.The object of the invention is to achieve such a nozzle arrangement to improve that an increase in performance by generating so-called Cavitation bubbles or air bubbles, i.e. inclusions of air, takes place, so that a kind of dropletization and thus a kind of blow effect that creates a significant increase in energy.

Die zur Lösung der gestellten Aufgabe notwendigen, wesentlichen Merkmale sind im Patentanspruch 1 genannt. Die Unteransprüche nennen Ausführungsarten der Erfindung. The essentials necessary to solve the task Features are mentioned in claim 1. The subclaims name embodiments of the invention.  

Die Zeichnung zeigt Ausführungsformen der Erfindung, und zwar in Fig. 1 eine Anordnung im Längsschnitt zur Erzeugung von Kavitationsblasen undThe drawing shows embodiments of the invention, namely in Fig. 1 an arrangement in longitudinal section for generating cavitation bubbles and

in Fig. 2 eine Anordnung im Längsschnitt zur Erzeugung von Lufteinschlüssen undin Fig. 2 shows an arrangement in longitudinal section for generating air inclusions and

in Fig. 3 eine Variante zu der Ausführungsform nach Fig. 2.in Fig. 3 shows a variant of the embodiment of FIG. 2.

Die Fig. 1 zeigt eine Düse 1, die in eine Düsenfassung 6 mit einer auf diese aufgeschraubte Düsenkappe 6 a aufgrund eines Bundes an der Düse 1 eingeklemmt ist. Die Düse 1 weist den Düsenmund 1 a auf und anschließend stromaufwärts einen zylindrischen Abschnitt 1 b und daran anschließend einen konischen Abschnitt 1 c. Fig. 1 shows a nozzle 1 which is clamped in a nozzle holder 6 with a screwed on this nozzle cap 6 a due to a federal government on the nozzle 1 . The nozzle 1 has the nozzle mouth 1 a and then upstream a cylindrical section 1 b and then a conical section 1 c .

Der Innenraum von Düsenfassung 6 und Düse 1 bildet den Düsenkanal 2, in den der vom Strahlgleichrichter 7 gehaltene Dorn 3 hinein­ ragt. Er bildet an seinem freien Ende den Ringspalt 4 mit der Innenwand des konischen Düsenabschnittes 1 c. Der Strömungsgleich­ richter 7 weist einen Bund 9 und um seinen Umfang herum liegende Ringscheiben 10 auf. Er ist mit dem nicht dargestellten Zuström­ rohr, das auf die Düsenfassung 6 mittels Gewinde 8 aufschraubbar ist, festklemmbar.The interior of the nozzle holder 6 and nozzle 1 forms the nozzle channel 2 , into which the mandrel 3 held by the jet rectifier 7 projects. It forms at its free end the annular gap 4 with the inner wall of the conical nozzle section 1 c . The flow straightener 7 has a collar 9 and annular disks 10 lying around its circumference. It is clamped with the inflow pipe, not shown, which can be screwed onto the nozzle holder 6 by means of thread 8 .

Ein sogenannter kavitierender Strahl wird mit der Düsenanordnung nach Fig. 1 derart erzeugt, daß nach dem Ringspalt 4 die Strömung abreißt und der freie Strahl nach Verlassen des Düsenmundes 1 a mit Kavitationsblasen angereichert ist. Vorzugsweise ist der Ring­ spalt 4 im konischen Düsenabschnitt 1 c in seiner Fläche kleiner als der Düsenmund 1 a. Nach dem Ringspalt 4 entsteht ein Unter­ druck, der unter dem Verdampfungsdruck des Hochdruckmittels liegt, so daß der Hochdruckmittelstrahl den Düsenmund 1 a mit Dampfblasen angereichert verläßt.A so-called cavitating jet is generated with the nozzle arrangement according to FIG. 1 in such a way that the flow breaks off after the annular gap 4 and the free jet is enriched with cavitation bubbles after leaving the nozzle mouth 1 a . Preferably, the annular gap 4 in the conical nozzle section 1 c is smaller in area than the nozzle mouth 1 a . After the annular gap 4 , a negative pressure is created which is below the evaporation pressure of the high-pressure medium, so that the high-pressure medium jet leaves the nozzle mouth 1 a enriched with vapor bubbles.

Die Fig. 2 und 3 zeigen den Düsenkörper (1), den Düsenmund (1 a), den Düsenkanal (2), die Lufteinlässe (5) entweder als Schrägka­ näle oder senkrecht zum Düsenkanal (2) geführt, den Mischraum (11), den Düsenstein (13) und die Verbindungsleitung (12) größeren Querschnitts als der des Düsenkanals (2). Figs. 2 and 3 show the nozzle body (1), the nozzle orifice (1 a), the nozzle channel (2), the air inlets (5), either as Schrägka ducts or perpendicular to the nozzle channel (2) out, the mixing chamber (11), the nozzle block ( 13 ) and the connecting line ( 12 ) larger cross-section than that of the nozzle channel ( 2 ).

Als Lufteinlaß genügt ein Kanal (5), ggf. können bis zu 6 und mehr solcher Kanäle vorgesehen sein, die rings um den Umfang des Düsen­ körpers (1) verteilt anzuordnen sind.As an air inlet, a channel ( 5 ) is sufficient, possibly up to 6 and more such channels can be provided, which are to be arranged distributed around the circumference of the nozzle body ( 1 ).

Die energiesteigernde Wirkung der neuen Vorrichtung nach Fig. 2 und 3 liegt darin, daß eine Aufteilung des aus dem Düsenmund austretenden Wasserstrahls in Tröpfchen, und damit eine Zerstö­ rung des Strahlkerns unmittelbar nach dem Austritt aus der Düse durch den ihn umhüllenden mitgerissenen Luftmantel eintritt.The energy-increasing effect of the new device according to FIGS. 2 and 3 is that a division of the water jet emerging from the nozzle mouth into droplets, and thus a destruction of the jet core occurs immediately after it emerges from the nozzle through the enveloping entrained air jacket.

Dadurch wird über einen gewissen Bereich eine konstante Ge­ schwindigkeit aller Wasserteilchen erreicht und damit eine optimale Wirkung. Eine Tropfenauflösung kann auch schon dadurch erreicht werden, wenn die Luft in einen unmittelbar vor dem Düsenmund liegenden erweiterten Mischraum eintreten kann.As a result, a constant Ge speed of all water particles reached and thus a optimal effect. A drop resolution can also do that be achieved if the air is in an immediately before Extended mixing room located in the nozzle mouth.

Sofern die Durchmesser der Düse entsprechend klein sind, kann der neue Düsenkörper zum Einsatz beim Jet-Cutting z.B. zum Schneiden, Brechen, Abtragen, Verformen oder Reinigen von Materialien eingesetzt werden.If the diameter of the nozzle is correspondingly small, can the new nozzle body for use in jet cutting e.g. to the Cutting, breaking, removing, deforming or cleaning Materials are used.

Erforderlichenfalls kann in den Düsenmund noch der beim Jet- Cutting übliche Düsenstein, z.B. aus Saphir, Korund, Mono­ kristall oder Aluminiumoxyd eingesetzt sein.If necessary, the jet Cutting usual nozzle stone, e.g. made of sapphire, corundum, mono crystal or aluminum oxide can be used.

Claims (15)

1. Spritzdüsenanordnung für einen Hochdruckmittelstrahl, ins­ besondere zum Materialabtragen, z.B. zum Reinigen oder Ent­ graten, mit einem Düsenmund von kreisförmigem Querschnitt und einem dem Düsenmund stromaufwärts vorgelagerten sich zum Düsenmund hin konisch verjüngenden Düsenkanal und ggf. einen zwischen diesem und dem Düsenmund liegenden zylindrischen Düsenkanalabschnitt, dadurch gekennzeichnet, daß zentrisch in den konischen Düsenkanalabschnitt (1 c) der Düse (1) ein Dorn (3) hineinragt, zwischen dessen Außenwand und der Innen­ wand der Düse (1) ein Ringspalt (4) gebildet ist und/oder daß ein oder mehrere Lufteinlässe (5) vor dem Düsenmund (1 a) peri­ pher von außen nach innen durch den Düsenkörper oder die Düsenfassung (6) geführt in den Düsenkanal (2) der Düse (1) oder der Düsenfassung (6) münden.1. Spray nozzle arrangement for a high-pressure medium jet, in particular for removing material, for example for cleaning or deburring, with a nozzle mouth of circular cross section and an upstream nozzle mouth upstream towards the nozzle mouth and possibly a cylindrical nozzle channel section lying between this and the nozzle mouth , characterized in that centrally (c 1) in the conical nozzle channel portion of the nozzle (1) projects a pin (3) between its outer wall and the interior of the nozzle (1) wall, an annular gap (4) is formed and / or that a or several air inlets ( 5 ) in front of the nozzle mouth ( 1 a) lead from outside to inside through the nozzle body or the nozzle holder ( 6 ) into the nozzle channel ( 2 ) of the nozzle ( 1 ) or the nozzle holder ( 6 ). 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Dorn (3) ein Strahlgleichrichter (7), vorzugsweise aus einander kreuzenden Platten vorgelagert ist, der ggf. zugleich den Dorn trägt.2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the mandrel ( 3 ) is a beam rectifier ( 7 ), preferably upstream of intersecting plates, which optionally also carries the mandrel. 3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dorn (3) kreisförmigen Querschnitt aufweist, vorzugsweise mit gleichem Durchmesser wie der Durchmesser des Düsenmundes (1 a) und daß sein vorderes Ende, vorzugsweise konkav oder kon­ vex abgerundet ist oder in eine Spitze ausläuft.3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the mandrel ( 3 ) has a circular cross section, preferably with the same diameter as the diameter of the nozzle mouth ( 1 a) and that its front end, preferably concave or convex is rounded or in a tip is running out. 4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Dorn (3) in seiner Längsrichtung verschieb- und feststellbar ist. 4. Arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the mandrel ( 3 ) is displaceable and lockable in its longitudinal direction. 5. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Düse (1) aufnehmende Düsenfassung (6) einen kegelförmigen Innenkonus aufweist, der sich vorzugs­ weise an den konischen Düsenabschnitt (1 c) der Düse (1) anschließt und mit gleicher Neigung zum Anschlußstutzen (8) des Hochdruckmittels hin erweitert ist.5. Arrangement according to one of claims 1 to 4, characterized in that the nozzle ( 1 ) receiving nozzle holder ( 6 ) has a conical inner cone, which preferably connects to the conical nozzle section ( 1 c) of the nozzle ( 1 ) and is expanded with the same inclination to the connecting piece ( 8 ) of the high pressure medium. 6. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Strahlgleichrichter (7) mit Dorn (3) in die Düsenfassung (6) einschiebbar ist und einen Bund (9) aufweist, mit dem er zwischen dem Zuführrohr und der Düsen­ fassung (6) einklemmbar ist.6. Arrangement according to one of claims 1 to 5, characterized in that the jet rectifier ( 7 ) with mandrel ( 3 ) in the nozzle holder ( 6 ) can be inserted and has a collar ( 9 ) with which it between the feed pipe and Nozzle socket ( 6 ) can be clamped. 7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch Ringscheiben (10) unterschiedlicher Dicke um den Gleich­ richter (7) herum zwischen der Düsenfassung (6) und dem Bund (9) des Gleichrichters (7).7. An arrangement according to any one of claims 1 to 6, characterized by annular discs (10) of different thickness to the rectifier (7) around between the nozzle holder (6) and the collar (9) of the rectifier (7). 8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (5), als Schrägkanäle einen Anstellwinkel zwischen Schrägkanal und Düsenkanal (2) im Bereich zwischen 10 und 20° haben.8. Arrangement according to claim 1, characterized in that the air inlets ( 5 ), as inclined channels have an angle of attack between the inclined channel and the nozzle channel ( 2 ) in the range between 10 and 20 °. 9. Anordnung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (5) in einen an den Düsenkanal (2) angrenzen­ den Mischraum (11) größeren Querschnitts als der Düsenkanal münden und daß die Verbindungsleitung (12) des Mischraums (11) zum Düsenmund (1 a) größeren Querschnitt hat, als der Düsen­ kanal (2).9. Arrangement according to claim 1 or 8, characterized in that the air inlets ( 5 ) in a to the nozzle channel ( 2 ) adjoin the mixing chamber ( 11 ) larger cross-section than the nozzle channel and that the connecting line ( 12 ) of the mixing chamber ( 11 ) to the nozzle mouth ( 1 a) has a larger cross section than the nozzle channel ( 2 ). 10. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Lufteinlässe (5) oder des Lufteinlasses (5) 40 bis 70% des Durchmessers des Düsen­ kanals (2) beträgt. 10. Arrangement according to one of claims 1 or 8 and 9, characterized in that the diameter of the air inlets ( 5 ) or the air inlet ( 5 ) is 40 to 70% of the diameter of the nozzle channel ( 2 ). 11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Düsenkanals (2) zwischen 0,1 und 2 mm, vorzugsweise zwischen 0,1 und 0,5 mm, liegt.11. Arrangement according to one of claims 1 or 8 to 10, characterized in that the diameter of the nozzle channel ( 2 ) is between 0.1 and 2 mm, preferably between 0.1 and 0.5 mm. 12. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkanal (2) sich nach vorn hin verjüngt und ggf. im vorderen Bereich zylindrisch ist.12. Arrangement according to one of claims 1 or 8 to 11, characterized in that the nozzle channel ( 2 ) tapers towards the front and is possibly cylindrical in the front region. 13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Lufteinlässe (5) sich nach vorn hin verjüngen.13. Arrangement according to one of claims 1 or 8 to 12, characterized in that the air inlets ( 5 ) taper towards the front. 14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsabstand der Lufteinlässe (5) vom Düsenmund (1 a) das ein bis zehnfache des Durchmessers des Düsenkanals (2) beträgt.14. Arrangement according to one of claims 1 or 8 to 13, characterized in that the mouth distance of the air inlets ( 5 ) from the nozzle mouth ( 1 a) is one to ten times the diameter of the nozzle channel ( 2 ). 15. Anordnung nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß in den Düsenmund bzw. an der Austrittsseite des Misch­ raumes (11) ein Lochstein (13) oder dergleichen z.B. aus Saphir, Korund, Monokristall oder Aluminiumoxyd eingesetzt ist.15. The arrangement according to claim 1 or 8, characterized in that a perforated brick ( 13 ) or the like, for example made of sapphire, corundum, monocrystalline or aluminum oxide, is used in the nozzle mouth or on the outlet side of the mixing chamber ( 11 ).
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