DE3914551C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Flachstrahldüse nach dem Oberbegriff der Patentansprüche 1, 2 und 3.

Bei der Zerstäubung von Pflanzenschutzmitteln mit kleiner Ausbringmenge, Schmierölen und anderen Stoffen, die wegen ihrer möglichen Toxizität eine Gefährdung der Umwelt bedeu­ ten können, gilt es, ein Abtriften in nicht zu besprühende Flächenbereiche zu verhindern. Die Gefahr eines Abtriftens der zerstäubten Flüssigkeit wird naturgemäß um so größer, je kleiner die Tropfengröße ist. Bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten für die genannten Anwendungszwecke muß daher ein relativ grobes Tropfenspektrum angestrebt werden. Andererseits erfordert die Aufgabe einer gleichmäßigen Besprühung der hierfür vorgesehenen Flächen zugleich eine möglichst gleichmäßige Flüssigkeitsverteilung.

Die Erkenntnisse nach dem derzeitigen Stand der Technik gehen dahin, daß das von einer Flachstrahldüse erzeugte Tropfenspektrum um so feiner ist, je kleiner die Düse und damit die Ausbringmenge ist. Das heißt, bei der Zerstäubung kleiner Mengen umweltbelastender Stoffe muß mit der Gefahr einer Abtrift kleiner Tropfen gerechnet werden. Wie bereits eingangs angedeutet, tritt ein solches unerwünschtes Abtrif­ ten in der Praxis vor allem bei der Ausbringung hochkonzen­ trierter Pflanzenschutzmittel und beim Versprühen von Schmierölen auf.

Eine weitere bekannte Gesetzmäßigkeit besteht darin, daß das Tropfenspektrum einer Einstoffdüse mit zunehmendem Druck feiner wird. Zur Steigerung der Tropfengröße bietet es sich demgemäß an, einen möglichst kleinen Druck und große Düsenabmessungen zu wählen. Auf diese Weise gelingt es zwar bis zu einem gewissen Grade, ein grobes Tropfenspek­ trum zu erzeugen, nicht jedoch, das ebenso wichtige Erfor­ dernis einer gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung zu erfül­ len.

Durch die US-PS 38 58 812 ist eine für kleine Drücke ausge­ legte Flachstrahldüse bekanntgeworden. Die bekannte Düse besitzt eine abgesetzte zylindrische Flüssigkeitsführung (Bohrung), die jedoch am Flüssigkeitseinlauf - zur Beein­ flussung der Flüssigkeitsverteilung - eine ovale Form hat. In einer speziellen Ausführungsform wird dieses Merkmal durch eine in die Düse eingepreßte Scheibe mit ovaler Bohrung realisiert. Zweck dieser Einlaufgeometrie ist es, eine Flüssigkeitsverteilung mit Überbetonung des Randberei­ ches zu korrigieren. Hierbei ist die große Achse des Boh­ rungsovals senkrecht zur großen Achse des Austrittsschlit­ zes angeordnet, wodurch die Flüssigkeit aus den Randberei­ chen des Austrittsschlitzes abgedrängt und mehr in der Mitte konzentriert wird.

Die ovale Bohrung in dem scheibenförmigen Einsatz der bekannten Düse hat keine drosselnde Wirkung auf den Volumen­ strom, zumindest ist eine solche nicht ausdrücklich beab­ sichtigt. Infolgedessen läßt sich durch die bekannten Maßnahmen nach US-PS 28 58 812 keine wesentliche Beeinflus­ sung des Tropfenspektrums im Sinne der erwünschten Steige­ rung der Tropfengröße erreichen.

Eine Düse der eingangs bezeichneten Gattung zeigt des weiteren die FR 24 77 038. Die bekannte Düse zeichnet sich durch Keramikeinsätze aus, die einen vergleichsweise großen Herstellungsaufwand erfordern und zudem den Nachteil haben, daß sie nachträglich nicht mehr oder wiederum nur unter großem Aufwand bearbeitet werden können.

Ausgehend von dem vorstehend geschilderten Stand der Tech­ nik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, mit einfachen technischen Mitteln eine Flachstrahldüse zu schaffen, die in der Lage ist, eine Flüssigkeit bei kleinen Drücken, vorzugsweise in einem Bereich von 1-5 bar, grobtropfig, unter Beibehaltung einer sehr gleichmäßigen Flüssigkeitsverteilung, zu zerstäuben.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe bei einer Flachstrahl­ düse der eingangs bezeichneten Gattung durch die in den kennzeichnenden Teilen der Patentansprüche 1, 2 und 3 alternativ angegebenen Merkmale gelöst.

Bei der erfindungsgemäßen Flachstrahldüse wird der Druck vor dem Düsenaustrittsschlitz durch einen Einsatz gedros­ selt und gleichzeitig der Flüssigkeitsstrahl in Richtung der großen Achse des Austrittsschlitzes so aufgeweitet, daß die Flüssigkeit in die Randbereiche des Austrittsschlitzes gedrängt wird. Dort, an den Austrittskanten, erfährt die Flüssigkeit durch Abreißen (Verwirbelung) eine starke Umlenkung, wodurch ein großer Strahlwinkel erzeugt wird. Durch die Erfindung wird somit ein grobes Tropfenspektrum (durch niedrigen Druck in der Düse) bei zugleich großem Strahlwinkel und gleichmäßiger Flüssigkeitsverteilung bewirkt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Patentansprüchen 4 und 5 entnommen werden.

Zur Veranschaulichung und näheren Erläuterung der Erfindung dienen Ausführungsbeispiele, die in der Zeichnung darge­ stellt und nachstehend beschrieben sind. Es zeigt:

Fig. 1 eine Ausführungsform einer Flachstrahldüse, im vertikalen Längsschnitt,

Fig. 2 den Einsatz aus der Düse nach Fig. 1, in Drauf­ sicht betrachtet,

Fig. 3 und 4 weitere Ausführungsformen von Flachstrahl­ düsen nach der Erfindung, in Schnittdarstellung entsprechend Fig. 1, und

Fig. 5 eine Diagrammdarstellung der mit erfindungsgemä­ ßen Düsen z. B. solchen nach Fig. 1-4, erziel­ baren mittleren Tropfengröße, aufgetragen über dem Düsen-Vordruck.

Nach Fig. 1, 3 und 4 bezeichnet 10 ein zylindrisches Düsen­ gehäuse mit einer zentrischen durchgehenden, mehrfach abgesetzten Flüssigkeitsführung 11. Die Flüssigkeitsführung 11 beginnt am oberen Ende des Düsengehäuses 10, dem Flüssig­ keitseinlauf 12, mit einem Bereich 13 maximalen Durchmes­ sers, der in Strömungsrichtung 14 in einen mittleren Be­ reich 15 mit kleinerem Durchmesser stufenförmig übergeht. An den mittleren Bereich 15 schließt sich koaxial ein mit 16 bezifferter Düsenaustrittsbereich an, der einen noch kleineren Durchmesser als der mittlere Bereich 15 der Flüssigkeitsführung 11 besitzt. Der Düsenaustrittsbereich 16 setzt sich aus einem zylindrischen Abschnitt 17 und einem sich in Strömungsrichtung 14 daran anschließenden, etwa kugelförmigen Endabschnitt 18 zusammen. Am unteren Ende des Düsengehäuses 10 sind zwei seitliche Aussparungen 19, 20 sowie eine prismenförmige Einfräsung 21 erkennbar. Die prismenförmige Einfräsung 21 schneidet den Düsenaus­ trittsbereich 16 und bildet den Düsenaustritt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 ist in dem oberen Bereich 13 der Flüssigkeitsführung 11 ein insgesamt mit 22 bezeichneter zylindrischer Einsatz angeordnet, der eine zentrische Drosselbohrung 23 besitzt, durch die der die Düse durchsetzende Volumenstrom bestimmt wird. Von der Unterseite her ist in den Einsatz 22 eine schlitzförmige Einfräsung 24 (sog. Funktions-Prismenfräsung) eingearbei­ tet, die die Drosselbohrung 23 schneidet. Die Funktions- Prismenfräsung 24 ist parallel zu dem Düsenaustrittsschlitz 21 ausgerichtet. Von der Oberseite her ist in dem Einsatz 22 eine weitere schlitzförmige Einfräsung eingearbeitet, die ebenfalls die Drosselbohrung 23 schneidet und mit 25 beziffert ist. Wie Fig. 2 erkennen läßt, steht die zweite schlitzförmige Einfräsung 25 im rechten Winkel zu der Funktions-Prismenfräsung 24.

Die im Vorstehenden beschriebene Ausrichtung der schlitzför­ migen Einfräsungen 24, 25 mit Bezug auf den Düsenaustritts­ schlitz 21 erfordert eine entsprechende Montageposition des Einsatzes 22 im Düsengehäuse 10. Zu diesem Zweck besitzt der Einsatz 22 eine seitlich angeformte Nase 26, die mit einer entsprechenden Aussparung 27 im Düsengehäuse 10 korrespondiert.

Des weiteren ist in das Düsengehäuse 10 eine Aussparung 28 eingearbeitet, der eine Aussparung 29 im Einsatz 22 zugeord­ net ist. Die Aussparungen 28, 29 dienen zur Montage und Demontage des Einsatzes 22 mittels eines hierzu geeigneten Werkzeuges.

Durch die genannten Elemente - Nase 26 am Einsatz 22 und Aussparung 27 im Düsengehäuse 10 - ist nicht nur eine genaue Positionierung des Einsatzes 22, sondern auch ein verdrehsicherer Sitz desselben im Düsengehäuse 10 gewährlei­ stet.

Durch die beiden zueinander senkrecht stehenden schlitzför­ migen Einfräsungen 24 und 25 wird dem Einsatz 22 die Funk­ tion einer Flachstrahldüse gegeben. Das heißt, der aus der Drosselbohrung 23 in die untere schlitzförmige Einfräsung 24 des Einsatzes 22 gelangende gedrosselte Flüssigkeitsstrahl wird in Richtung der großen Achse des Düsenaustrittsschlit­ zes 21 aufgeweitet und gelangt so in den mittleren Bereich 15 der Flüssigkeitsführung 11. Während durch die Drosselung ein entsprechend kleinerer Druck und damit die physikali­ sche Vorbedingung das angestrebte Entstehen grober Tropfen erreicht ist, wird durch die erwähnte Aufweitung des Flüs­ sigkeitsstrahls die Voraussetzung dafür geschaffen, daß am Düsenaustrittsschlitz 21 ein großer Strahlwinkel mit gleich­ mäßiger Flüssigkeitsverteilung gegeben ist.

Begünstigt wird der im Vorstehenden beschriebene erfindungs­ gemäße Effekt dann, wenn die Düse als solche, d. h. ohne den Einsatz 22, eine mittenbetonte Flüssigkeitsverteilungs­ charakteristik aufweist.

Die Düse nach Fig. 3 unterscheidet sich von der im Vorste­ henden beschriebenen Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 durch eine andersartige Gestaltung des in Fig. 3 mit 22 a bezeichneten Einsatzes. Der Einsatz 22 a besitzt an seinem unteren Ende einen zapfenartigen Fortsatz 30, an dessen unterem Ende ein kegelstumpfförmiger Prallteller 31 ausge­ bildet ist. Durch diesen kegelstumpfförmigen Prallteller 31 wird die den Einsatz 22 a durchsetzende Drosselbohrung 23 a, die sich an ihrem unteren Ende erweitert, in zwei divergie­ rende Teilbohrungen 32 und 33 aufgeteilt. Die Teilbohrungen 32, 33 und entsprechend auch die durch diese hindurchtreten­ den Flüssigkeitsteilströme sind in Richtung der großen Achse des Düsenaustrittsschlitzes 21 ausgerichtet. Die Funktion des Einsatzes 22 a nach Fig. 3 entspricht im wesent­ lichen derjenigen des Einsatzes 22 nach Fig. 1.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weist der dort mit 22 c bezifferte Einsatz die Besonderheit auf, daß die koaxial zur Flüssigkeitsführung 11 gerichtete Drosselbohrung 23 c an ihrem austrittsseitigen Ende innerhalb des Einsatzes 22 c in eine durchgehende Querbohrung 35 einmündet. Durch die Querbohrung 35, die in Richtung der großen Achse des Düsen­ austrittsschlitzes 21 gerichtet ist, wird der Flüssigkeits­ strahl im rechten Winkel beidseitig umgelenkt und in zwei Hälften aufgeteilt. Die Funktion dieses Umlenkmittels entspricht derjenigen der Umlenkmittel nach den Ausführungs­ formen nach Fig. 1-3.

Fig. 5 veranschaulicht in Diagrammform das durch eine erfindungsgemäße Düse, z. B. nach den Ausführungsformen nach Fig. 1-4, erzielbare grobe Tropfenspektrum. Hierbei ist jeweils der mittlere Tropfendurchmesser (sog. Sauter­ durchmesser) in micron über dem Düsenvordruck in bar aufge­ tragen. Die Charakteristik der erfindungsgemäßen Düse wird durch die obere, dick ausgezogene Kurve repräsentiert. (Sauterdurchmesser = Mittelwert, der das Verhältnis von Tropfenvolumen zu Tropfenoberfläche kennzeichnet.)

Zum Vergleich ist in dem Diagramm - als gestrichelte Linie - die Charakteristik einer "normalen" Flachstrahldüse ohne die erfindungsgemäßen Merkmale eingezeichnet. Hierdurch werden die Vorteile der erfindungsgemäßen Düse besonders deutlich. Demnach konnte durch die Erfindung eine Steige­ rung der mittleren Tropfendurchmesser um ca. 70% erzielt werden.

Claims (5)

1. Flachstrahldüse zur vergleichsweise grobtropfigen Zer­ stäubung von Flüssigkeiten, mit einem Düsengehäuse (10), das eine axial durchgehende, im Durchmesser abgestufte Flüssigkeitsführung (11) besitzt, an deren Ende ein Düsenaustrittsbereich (16) mit prismenförmiger Ein­ fräsung (21) als Düsenaustrittsschlitz vorgesehen ist, und mit einem in der Flüssigkeitsführung (11) zwischen Flüssigkeitseinlauf und Düsenaustrittsbereich (16) ange­ ordneten, eine Drosselbohrung (23) aufweisenden Einsatz (22), wobei die Flüssigkeitsführung (11) im Düsengehäuse (10) einen zwischen Einsatz (22) und Düsenaustrittsbe­ reich (16) angeordneten zylindrischen Mittelbereich (15) besitzt, dessen Durchmesser größer als der des Düsenaus­ trittsbereichs (16) ist und wobei der Einsatz (22) an die Drosselbohrung (23) angrenzend angeordnete Umlenk­ mittel (25, 24) aufweist, durch die der aus der Drossel­ bohrung (23) in den Mittelbereich (15) austretende Flüssigkeitsstrahl in Richtung der großen Achse des Düsenaustrittsschlitzes (21) abgedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22) - als Um­ lenkmittel - an den beiden Enden seiner Drosselbohrung (23) je eine prismenförmige Einfräsung (25) und (24) auf­ weist, welche Einfräsungen im wesentlichen rechtwinklig zueinander stehen, und daß die austrittsseitige Einfräsung (24) in Richtung der großen Achse des Düsenaustritts­ schlitzes (21) ausgerichtet ist, und daß der Einsatz (22) seitlich eine einstückig angeformte Nase (26) aufweist, die in eine korrespondierende seitliche Aussparung (27) des Düsengehäuses (10) eingreift (Fig. 1 und 2).

2. Flachstrahldüse zur vergleichsweise grobtropfigen Zerstäubung von Flüssigkeiten, mit einem Düsengehäuse (10), das eine axial durchgehende, im Durchmesser abgestufte Flüssigkeitsführung (11) besitzt, an deren Ende ein Düsenaustrittsbereich (16) mit prismenförmiger Einfräsung (21) als Düsenaustrittsschlitz vorgesehen ist, und mit einem in der Flüssigkeitsführung (11) zwischen Flüssig­ keitseinlauf und Düsenaustrittsbereich (16) angeordneten, eine Drosselbohrung (23 a) aufweisenden Einsatz (22 a) , wobei die Flüssigkeitsführung (11) im Düsengehäuse (10) einen zwischen Einsatz (22 a) und Düsenaustrittsbereich (16) angeordneten zylindrischen Mittelbereich (15) besitzt, dessen Durchmesser größer als der des Düsenaustrittsbe­ reichs (16) ist, und wobei der Einsatz (22 a) an die Dros­ selbohrung (23 a) angrenzend angeordnete Umlenkmittel (31 bis 33) aufweist, durch die der aus der Drosselbohrung (23 a) in den Mittelbereich (15) austretende Flüssigkeits­ strahl in Richtung der großen Achse des Düsenaustritts­ schlitzes (21) abgedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß - als Umlenkmittel - das düsenaustrittsseitige Ende der Drosselbohrung (23 a) er­ weitert ausgebildet ist und der Einsatz (22 a) dort einen zentrisch angeordneten, im Längsschnitt kegelstumpfför­ migen Prallteller (31) aufweist, der die Drosselbohrung (23 a) und entsprechend die auftreffende Flüssigkeit in zwei in Richtung der großen Achse des Düsenaustritts­ schlitzes (21) divergierende Teilbohrungen (32, 33) oder Flüssigkeits-Teilströme aufteilt, und daß der Einsatz (22 a) seitlich eine einstückig angeformte Nase (26) aufweist, die in eine korrespondierende seitliche Aussparung (27) des Düsengehäuses (10) eingreift (Fig. 3).

3. Flachstrahldüse zur vergleichsweise grobtropfigen Zer­ stäubung von Flüssigkeiten, mit einem Düsengehäuse (10), das eine axial durchgehende, im Durchmesser abgestufte Flüssigkeitsführung (11) besitzt, an deren Ende ein Düsenaustrittsbereich (16) mit prismenförmiger Einfrä­ sung (21) als Düsenaustrittsschlitz vorgesehen ist, und mit einem in der Flüssigkeitsführung (11) zwischen Flüs­ sigkeitseinlauf und Düsenaustrittsbereich (16) ange­ ordneten, eine Drosselbohrung (23 c) aufweisenden Einsatz (22 c) , wobei die Flüssigkeitsführung (11) im Düsengehäuse (10) einen zwischen Einsatz (22 c) und Düsenaustrittsbe­ reich (16) angeordneten zylindrischen Mittelbereich (15) besitzt, dessen Durchmesser größer als der des Düsenaus­ trittsbereichs (16) ist, und wobei der Einsatz (22 c) an die Drosselbohrung (23 c) angrenzend angeordnete Umlenk­ mittel (35) aufweist, durch die der aus der Drosselbohrung (23 c) in den Mittelbereich (15) austretende Flüssigkeits­ strahl in Richtung der großen Achse des Düsenaustritts­ schlitzes (21) abgedrängt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die koaxial zur Flüssigkeits­ führung (11) gerichtete Drosselbohrung (23 c) - als Um­ lenkmittel - an ihrem austrittsseitigen Ende innerhalb des Einsatzes (22 c) in eine durchgehende Querbohrung (35) einmündet und daß die Querbohrung (35) in Richtung der großen Achse des Düsenaustrittsschlitzes (21) gerichtet ist und daß der Einsatz (22 c) seitlich eine einstückig angeformte Nase (26) aufweist, die in eine korrespondie­ rende seitliche Aussparung (27) des Düsengehäuses (10) eingreift (Fig. 5).

4. Flachstrahldüse nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der zylinderförmig ausgebil­ dete Einsatz (22, 22 a, 22 c) unmittelbar am einlaufseitigen Ende (12) des Düsengehäuses (10) in einer entsprechend zylindrischen Aufweitung (13) der Flüssigkeitsführung (11) angeordnet ist.

5. Flachstrahldüse nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (22, 22 a, 22 c) eine erste Aussparung (29) aufweist, die mit einer an gleicher Stelle in das Düsengehäuse (10) eingearbeiteten zweiten Aussparung (28) korrespondiert.