Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse, die an Sprüheinrichtungen zum Versprühen von Flüssigkeiten verwendet werden kann. Die Zerstäuberdüse kann an mobilen oder stationären Sprüheinrichtungen angeordnet sein.

Zerstäuberdüsen dienen zum feinen Zerstäuben einer der Zerstäuberdüse zugeführten Flüssigkeit, beispielsweise Was ^¬ ser, bzw. einem Flüssigkeitsgemisch, das auch Zusatzstoffe, wie Reinigungsmittel oder dergleichen aufweisen kann. Der Einfachheit halber wird nachfolgend von einer Flüssigkeit gesprochen, wobei auch solche Flüssigkeitsgemische umfasst sein sollen. Zur Zerstäubung der Flüssigkeit in feine Flüssigkeitspartikel wird Druckgas verwendet, die der Flüssig ^¬ keit in einer Mischkammer beigemischt wird und die Zerstäu ^¬ bung unterstützt. Die mit Hilfe des Druckgases zerstäubte Flüssigkeit wird als zerstäubter Sprühstrahl an wenigstens einer Austrittsöffnung der Zerstäuberdüse abgegeben.

Die Zerstäuberdüse kann in verschiedenen Anwendungsbe ^¬ reichen eingesetzt werden, beispielsweise für das Versprü ^¬ hen von Düngemitteln, Pestiziden oder Fungiziden in der Landwirtschaft oder zum Befeuchten oder Kühlen von Objekten bei der industriellen Produktion, zum Versprühen von Wasser und/oder Reinigungsmitteln oder in der chemischen Industrie um die Verdunstung der Flüssigkeit durch das Zerstäuben zu erleichtern. Im Prinzip kann die Zerstäuberdüse überall dort eingesetzt werden, wo ein sehr feines Zerstäuben einer Flüssigkeit benötigt wird.

Eine Zerstäuberdüse ist beispielsweise aus EP 0 714 706 Bl bekannt. Die Zerstäuberdüse weist einen Flüssig ^¬ keitsanschluss sowie einen Gasanschluss auf. Der Flüssig ^¬ keitsanschluss ist mit einem Flüssigkeitskanal fluidisch verbunden, der sich entlang einer Düsenachse koaxial erstreckt und in eine Mischkammer einmündet. Der Flüssig ^¬ keitsstrom strömt als Strahl entlang der Düsenachse in die Mischkammer ein. Radial zu der Düsenachse münden in die Mischkammer mehrere In ektionskanäle, die fluidisch mit dem Gasanschluss verbunden sind. In der Mischkammer wird die axiale Flüssigkeitsströmung über die quer dazu strömendes Gas zerstäubt und stromabwärts entlang der Düsenachse durch eine Austrittsöffnung nach außen abgegeben.

Ausgehend von dieser bekannten Zerstäuberdüse kann es als Aufgabe der Erfindung angesehen werden, eine verbesserte Zerstäubung der Flüssigkeit mit Hilfe von Gas zu errei ^¬ chen .

Diese Aufgabe wird durch eine Zerstäuberdüse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Die Zerstäuberdüse weist einen Flüssigkeitsanschluss zum Zuführen einer Flüssigkeit auf. Die Flüssigkeit kann eine einzige Flüssigkeit oder ein flüssiges Gemisch sein. Der Flüssigkeitsanschluss ist mit einem Flüssigkeitskanal verbunden, durch den die zugeführte Flüssigkeit strömt und der stromabwärts in eine Ringmischkammer mündet. Die Ring ^¬ mischkammer umschließt eine Düsenachse der Zerstäuberdüse ringförmig und ist koaxial zu der Düsenachse angeordnet. Ein unmittelbar in die Ringmischkammer einmündender Endabschnitt erweitert sich zur Ringmischkammer hin. Der Außendurchmesser des Endabschnitts wird zur Ringmischkammer hin größer. In diesem Endabschnitt kann vorzugsweise ein Zentralteil angeordnet sein. Die Düsenachse kann das Zent ^¬ ralteil vorzugsweise mittig durchsetzen. Mithilfe eines Mittels der Zerstäuberdüse, zu dem beispielsweise das Zent ^¬ ralteil und/oder ein Drallerzeugungsmittel gehört, wird aus der durch den Endabschnitt strömenden Flüssigkeit eine Strömungsschicht gebildet, die von der Düsenachse weg di ^¬ vergiert und vorzugsweise in Umfangsrichtung um die Dü ^¬ senachse vollständig ringförmig geschlossen ist. Die Strö ^¬ mungsschicht ist schräg von der Düsenachse weg gerichtet. Vorzugsweise bildet sich eine hohlkegelförmige, bzw. hohl- kegelstumpfförmige Strömungsschicht, die auch als Flüssig ^¬ keitsfilm bezeichnet werden kann.

An den Endabschnitt des Flüssigkeitskanals schließt sich die Ringmischkammer an. Die Flüssigkeit der Strömungs ^¬ schicht strömt aus dem Endabschnitt in die Ringmischkammer ein .

Über einen Gasanschluss wird einem Gasleitungssystem der Zerstäuberdüse Druckgas zugeführt. Prinzipiell lässt sich als Druckgas jedes unter Druck stehende Gas oder Gas ^¬ gemisch bei jeder Temperatur und/oder jedem Druck verwenden, unabhängig von dem Sättigungsdampfdruck und/oder der kritischen Temperatur des Gases oder Gasgemischs. Als

Druckgas kann beispielsweise Druckluft und/oder Stickstoff und/oder Wasserstoff verwendet werden. Als Druckgas kann in einigen Anwendungen auch Dampf verwendet werden, beispielsweise Wasserdampf. Zu dem Gasleitungssystem gehört wenigstens ein äußerer In ektionskanal und wenigstens ein innerer In ektionskanal. Über die Injektionskanäle wird Druckgas in die Ringmisch ^¬ kammer eingeleitet. Der äußere Injektionskanal mündet an einer äußeren Injektionsstelle und der innere Injektionska ^¬ nal mündet an einer inneren Injektionsstelle in die Ring ^¬ mischkammer ein. Die innere Injektionsstelle ist von der sich koaxial um die Düsenachse erstreckenden Ringmischkammer umschlossen. Radial zu der Düsenachse betrachtet, be ^¬ findet sich die äußere Injektionsstelle an der radial äuße ^¬ ren Seite der Ringmischkammer und die innere Injektions ^¬ stelle an der radial inneren Seite der Ringmischkammer.

Somit strömt das Gas von außen und innen in die Ring ^¬ mischkammer ein und trifft dort auf die Strömungsschicht auf. Das Druckgas ist von radial außen und radial innen ge ^¬ gen die hohlkegelstumpfförmige Strömungsschicht gerichtet. Durch das Erzeugen einer filmartigen Flüssigkeitsschicht und das Injizieren von Druckgas über die beiden Injektions ^¬ stellen in die Ringmischkammer von gegenüberliegenden Seiten ist eine deutlich verbesserte Zerstäubung der Flüssig ^¬ keit erreicht. Es lassen sich sehr kleine Flüssigkeitspartikel erzeugen, die stromabwärts durch die Zerstäuberdüse abgegeben werden. Außerdem kann durch das Injizieren des Druckgases in die vergleichsweise dünne, hohlkegelstumpf- förmige Strömungsschicht der für die Zerstäubung notwendige Druckgasverbrauch gering gehalten werden. Der Druckgasverbrauch sinkt also durch die Verwendung der Zerstäuberdüse, was die Betriebskosten einer mit der Zerstäuberdüse ausge ^¬ rüsteten Sprüheinrichtung verringert.

Vorzugsweise sind die äußere Injektionsstelle und die innere Injektionsstelle in Erstreckungsrichtung der Ring- mischkammer versetzt zueinander angeordnet. Unter der Er- streckungsrichtung der Ringmischkammer ist der Verlauf der Mittelebene durch die Ringmischkammer beginnend am Endab ^¬ schnitt des Flüssigkeitskanals bis zu dem äußeren Ende der Ringmischkammer vor der wenigstens einen Austrittsöffnung zu verstehen. Die Erstreckungsrichtung der Ringmischkammer bezieht sich demnach nicht auf deren Verlauf in Umfangs- richtung um die Düsenachse, sondern rechtwinkelig hierzu entlang der Mittelebene. Die äußere und die innere Injekti ^¬ onsstelle können auch in Erstreckungsrichtung der Ringmischkammer einander gegenüberliegend angeordnet sein.

Bei einem Ausführungsbeispiel ist die innere Injekti ^¬ onsstelle in Erstreckungsrichtung der Ringmischkammer stromaufwärts zur äußeren Injektionsstelle angeordnet. Die über die innere Injektionsstelle zugeführte Druckgas er ^¬ teilt der Flüssigkeitsströmung eine Radialkomponente bzw. eine Strömungskomponente zur äußeren Injektionsstelle hin. Dort wird ebenfalls Druckgas zugeführt, wobei durch die An ^¬ regung bzw. die radial nach außen gerichtete Strömungskomponente eine weiter verbesserte Zerstäubung in kleine Flüs ^¬ sigkeitspartikel erzeugt wird. Durch die aus den unter ^¬ schiedlichen Richtungen an den beiden Injektionsstellen eintretenden Gasströme kann zudem eine Scherwirkung auf die Strömungsschicht einwirken, was insbesondere dann der Fall ist, wenn die äußere und die innere Injektionsstelle in Er ^¬ streckungsrichtung der Ringmischkammer versetzt, aber nahe beieinander angeordnet sind. Unter einer räumlich nahen Anordnung der beiden Injektionsstellen ist zu verstehen, dass die aus einer der beiden Injektionsstellen einströmende Druckgas zumindest teilweise direkt auf die jeweils andere Injektionsstelle oder einen an die jeweils andere Injekti ^¬ onsstelle unmittelbar angrenzenden Wandabschnitt auftrifft. Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel gibt die in ^¬ nere In ektionsstelle eine Hauptausströmrichtung vor, die die Mittelebene der Ringmischkammer, unter einem ersten Winkel schneidet. Entsprechend kann die äußere Injektions ^¬ stelle eine Hauptausströmrichtung vorgeben, die die Mittelebene der Ringmischkammer unter einem zweiten Winkel schneidet. Vorzugsweise ist der Betrag des zweiten Winkels kleiner als der Betrag des ersten Winkels. Der erste Winkel kann beispielsweise in einem Bereich von 45° bis 90°, vorzugsweise zwischen 60° und 90°, liegen. Der zweite Winkel ist beispielsweise kleiner als 70° und vorzugsweise kleiner als 45°.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel verbindet das Gasleitungssystem den inneren Injektionskanal und den äußeren Injektionskanal jeweils fluidisch mit dem Gasan- schluss. Die am Gasanschluss bereitgestellte Druckgas strömt somit in beide Injektionskanäle. Dabei ist das Gas ^¬ leitungssystem derart ausgeführt, dass der Gas-Volumenstrom, der über den äußeren Injektionskanal in die Ringmischkammer einströmt größer ist als der Gas-Volumenstrom, der über den inneren Injektionskanal in die Ringmischkammer einströmt. Der über den äußeren Injektionskanal in die Ringmischkammer einströmende Gas-Volumenstrom kann mehr als 50% und vorzugsweise bis zu 80% des gesamten Gas-Volumen ^¬ stroms betragen, der über die beiden Injektionskanäle in die Ringmischkammer einströmt. Durch diese Aufteilung lässt sich eine gute Zerstäubung bei weiter verringertem Druckgasverbrauch erreichen. Je nach Gegebenheiten und Anforderungen können gegebenenfalls auch Gas-Volumenstromanteile von weniger als 50% oder mehr als 80% gewählt werden. Stromabwärts der Ringmischkammer ist wenigstens eine Austrittsöffnung vorhanden. Aus der wenigstens einen Austrittsöffnung tritt der Sprühstrahl aus, der die durch Gas zerstäubte Flüssigkeit enthält. Vorzugsweise sind in Um- fangsrichtung um die Düsenachse verteilt und beispielsgemäß mit gleichem Umfangsabschnitt verteilt mehrere Austritts ^¬ öffnungen vorhanden. Die Austrittsöffnungen haben vorzugsweise jeweils eine rotationssymmetrische Gestalt und können beispielsweise zylindrisch und/oder sich erweiternd und/ oder als Lavaldüse ausgeführt sein.

Eine weitere Verbesserung der Zerstäubung der Flüssigkeit ist bei einem Ausführungsbeispiel dadurch erreicht, dass die Ringmischkammer zwischen den In ektionsstellen und der wenigstens einen Austrittsöffnung einen in Richtung der Düsenachse einmal oder mehrmals gekrümmten Verlauf auf ^¬ weist. In diesem Bereich kann sich die Ringmischkammer entlang der Düsenachse betrachtet zur Düsenachse hin und/oder von der Düsenachse weg krümmen.

Die Ringmischkammer ist bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel rotationssymmetrisch zur Düsenachse ausge ^¬ führt .

Die Zerstäuberdüse kann bei einer bevorzugten Ausführungsform ein Drallerzeugungsmittel aufweisen. Das Drallerzeugungsmittel ist dazu eingerichtet, der in dem Flüssig ^¬ keitskanal und insbesondere in den Endabschnitt des Flüs ^¬ sigkeitskanals einströmenden Flüssigkeit einen Drall zu er ^¬ teilen. Das Drallerzeugungsmittel kann beispielsweise dadurch gebildet sein, dass eine Einströmmündung zum Zuführen der Flüssigkeit in den Flüssigkeitskanal gegenüber der Düsenachse radial versetzt und schräg ausgerichtet ist. Dadurch wird bereits die in den Flüssigkeitskanal einströ ^¬ mende Flüssigkeit schraubenförmig mit einem Drall entlang des Flüssigkeitskanals strömen.

Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Drallerzeugungsmittel einen Drallerzeuger aufweisen, der in dem Flüssigkeitskanal und insbesondere stromaufwärts des Endab ^¬ schnitts des Flüssigkeitskanals angeordnet ist. Der Drall ^¬ erzeuger wird durch die Flüssigkeit angeströmt und erteilt dem Flüssigkeitsstrom einen Drall. Dies kann durch geneigt und/oder schraubenförmig verlaufende Leitflächen und/oder Leitkanäle und/oder durch einen Rotor des Drallerzeugers, z.B. ein Flügelrad, bewirkt werden. Grundsätzlich können alle bekannten Drallerzeugungsmittel allein oder in Kombi ^¬ nation verwendet werden.

Es ist vorteilhaft, wenn der Drallerzeuger in einem sich stromaufwärts an den Endabschnitt des Flüssigkeitska ^¬ nals anschließenden Drallerzeugungsabschnitt des Flüssig ^¬ keitskanals angeordnet ist. Der Drallerzeugungsabschnitt kann bspw. stromaufwärts von und in unmittelbarer Nähe zu einem Übergangsabschnitt des Flüssigkeitskanals angeordnet sein, der zu dem Endabschnitt führt und dessen Querschnitt bzw. Durchmesser sich zum Endabschnitt hin verjüngt. Der für die Flüssigkeit zur Verfügung stehende Strömungsquerab ^¬ schnitt im Drallerzeugungsabschnitt kann dabei in Strö ^¬ mungsrichtung im Wesentlichen konstant sein.

Es ist außerdem vorteilhaft, wenn das Gasleitungssys ^¬ tem einen Zentralkanal aufweist, der sich entlang der Düsenachse im Zentralteil erstreckt. Der Zentralkanal mündet im Zentralteil in den Flüssigkeitskanal ein. Aus dem Zent ^¬ ralkanal kann Druckgas im Wesentlichen entgegen der axialen Strömungsrichtungskomponente der Flüssigkeit unmittelbar stromaufwärts des Endabschnitts des Flüssigkeitskanals ein ^¬ strömen und dort zu einer verbesserten Ausbildung der hohl- kegelstupfförmigen Strömungsschicht beitragen.

Die Zerstäuberdüse weist bei einem Ausführungsbeispiel einen Düsenkörper auf, in dem der Flüssigkeitskanal und die Ringmischkammer ausgebildet sind. Der Düsenkörper ist vorzugsweise integral aus einem Material ohne Naht- und Füge ^¬ stelle hergestellt. Vorzugsweise lässt er sich durch soge ^¬ nannte additive Herstellungsverfahren herstellen, wie etwa 3D-Druckverfahren . Es ist außerdem bevorzugt, wenn in diesem Düsenkörper sämtliche ein Fluid führenden Leitungen und Kanäle ausgebildet sind. Vorzugsweise ist das Zentralteil integraler Bestandteil dieses Düsenkörpers.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung. Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung im Einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht eines Ausfüh ^¬ rungsbeispiels einer Zerstäuberdüse,

Figur 2 einen Längsschnitt entlang der Düsenachse durch das Ausführungsbeispiel der Zerstäuberdüse aus Figur 1 und

Figur 3 eine schematische, blockschaltbildähnliche Prinzipdarstellung der erfindungsgemäßen Zerstäuberdüse. In der Zeichnung ist eine Zerstäuberdüse 10 veran ^¬ schaulicht. Die Figuren 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes Aus ^¬ führungsbeispiel, während Figur 3 das Funktionsprinzip ver ^¬ anschaulicht .

Die Zerstäuberdüse 10 wird an einer mobilen oder sta ^¬ tionären Sprüheinrichtung verwendet und dient dazu, eine zugeführte Flüssigkeit F unter Verwendung von Druckgas L zu zerstäuben und die fein zerstäubten Flüssigkeitspartikel als Sprühstrahl S bzw. Sprühnebel abzugeben. In dem Blockschaltbild gemäß Figur 3 ist die strömende Flüssigkeit F durch Blockpfeile und das Druckgas L durch einfache Pfeile schematisch veranschaulicht. Durch die Punktdichte ist schematisch das feine Zerstäuben der Flüssigkeit F in Figur 3 illustriert, wobei eine geringere Punktdichte ein feine ^¬ res Zerstäuben darstellt.

Die Zerstäuberdüse 10 hat ein Düsengehäuse 11. An dem Düsengehäuse ist ein Flüssigkeitsanschluss 12 zum Zuführen der Flüssigkeit F und ein Gasanschluss 13 zum Zuführen des Druckgases L vorhanden. Der Flüssigkeitsanschluss 12 ist an einem hohlzylindrischen Anschlussstutzen 14 des Düsengehäuses 11 angeordnet. Der Anschlussstutzen 14 ist koaxial zu einer Düsenachse A angeordnet. Der Gasanschluss 13 ist bei ^¬ spielsgemäß ringförmig um den Anschlussstutzen 14 koaxial zur Düsenachse A angeordnet. Die Anzahl und die Anordnung des Gasanschlusses 13 bzw. des Flüssigkeitsanschlusses 12 können abhängig von der Sprüheinrichtung, an der die Zerstäuberdüse 10 verwendet wird, auch in anderer Anordnung und Ausrichtung am Düsengehäuse 11 vorgesehen sein.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel hat das Düsengehäuse 11 einen in etwa zylindrisch konturierten Ge- häuseteil IIa, von dem der Anschlussstutzen 14 des Düsengehäuses 11 wegragt. Der Gehäuseteil IIa ist koaxial zur Dü ^¬ senachse A angeordnet. Der Gasanschluss 13 ist koaxial um den Anschlussstutzen 14 in einer Stirnwand des Gehäuseteils IIa angeordnet. Am Gehäuseteil IIa kann ein Werkzeugan ^¬ griffsabschnitt IIb mit einer oder mehreren Angriffsflächen für ein Werkzeug vorgesehen sein, beispielsweise um die Zerstäuberdüse 10 bei deren Befestigung an einer Sprüheinrichtung in Umfangsrichtung U um die Düsenachse A zu drehen und mechanisch und fluidisch mit der Sprüheinrichtung zu verbinden .

Das Düsengehäuse 11 ist beispielsgemäß als einstücki ^¬ ger, integraler Düsenkörper 15 ausgeführt und kann beispielsweise als 3D-Druck oder durch ein anderes additives Herstellungsverfahren hergestellt werden. Der Düsenkörper 15 ist frei von Naht- und Fügestellen und ist aus einem einheitlichen Material hergestellt.

Der Flüssigkeitsanschluss 12 ist fluidisch mit einem Flüssigkeitskanal 19 verbunden. Ein sich an den Flüssig ^¬ keitsanschluss 12 anschließender erster Abschnitt 19a des Flüssigkeitskanals 19 hat eine zylindrische Form und er ^¬ streckt sich koaxial zur Düsenachse A. Unmittelbar an den ersten Abschnitt 19a schließt sich ein Drallerzeugungsab ^¬ schnitt 19b des Flüssigkeitskanals 19 an. In diesem Drall ^¬ erzeugungsabschnitt 19b ist ein Drallerzeuger 20 angeord ^¬ net, der der Flüssigkeit F, die vom ersten Abschnitt 19a in den Drallerzeugungsabschnitt 19b strömt, einen Drall er ^¬ teilt. Durch die Erteilung des Dralls strömt die Flüssig ^¬ keit F in bzw. nach dem Drallerzeugerabschnitt 19b nicht mehr nur axial entlang des Flüssigkeitskanals 19, sondern es entsteht ein hohlkegelförmiger Strahlverlauf oder gege- benenfalls ein spiralförmiger bzw. schraubenförmiger Strömungsverlauf .

Der Drallerzeuger 20 ist beim Ausführungsbeispiel durch einen Drallkörper 21 gebildet, der koaxial zur Düsenachse A im Drallerzeugerabschnitt 19b angeordnet ist. Der Drallkörper 21 kann Leitflächen oder Leitkanäle aufweisen, um der Flüssigkeit F einen Drall zu erteilen. Es ist auch möglich, einen Drallerzeuger 20 mit einem Schaufelrad zu verwenden.

Grundsätzlich können ein oder mehrere geeignete Drallerzeugungsmittel eingesetzt werden, um der Flüssigkeit beim Einströmen in den Flüssigkeitskanal 19 oder während des Strömens im Flüssigkeitskanal 19 einen Drall zu erteilen. Es können auch Strömungseffekte, wie beispielsweise der Co- anda-Effekt zur Drallerteilung genutzt werden. Es ist au ^¬ ßerdem möglich, die Einströmung der Flüssigkeit F in den Flüssigkeitskanal 19 radial versetzt zur Düsenachse A, tan ^¬ gential zu einer Kanalwand 22 des Flüssigkeitskanals 19 und schräg geneigt zur Düsenachse A auszuführen, so dass be ^¬ reits dadurch eine drallbehaftete Flüssigkeitsströmung erreicht wird.

Als weitere Alternative könnte auch anstelle des

Drallerzeugers 20 ein Prallkörper in dem Flüssigkeitskanal 19 angeordnet werden (nicht veranschaulicht), der geeignet, bspw. im Wesentlicher plattenförmig gestaltet ist, so dass beim Aufprall einer Flüssigkeit F auf den Prallkörper eine dünne, im Wesentlichen tellerförmige Flüssigkeitsschicht erzeugt wird, die auch als Prallstrahl bezeichnet wird.

Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Drallerzeugung im Drallerzeugungsabschnitt 19b dadurch unterstützt, dass sich der Kanalquerschnitt des Drallerzeu ^¬ gungsabschnitts 19b oder eines dem Drallerzeugungsabschnitt 19b stromabwärts unmittelbar nachfolgenden, hier nicht näher bezeichneten Übergangsabschnitts in Strömungsrichtung verringert. Dies ist dadurch erreicht, dass der Durchmesser des Drallerzeugungsabschnitts 19b bzw. Übergangsabschnitts ausgehend vom ersten Abschnitt 19a abnimmt. Bevorzugter ^¬ weise ist die Drallerzeugung unmittelbar vor dem Übergangsabschnitt abgeschlossen.

Bei einem abgewandelten Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser des Flüssigkeitskanals 19 im Drallerzeugungsab ^¬ schnitt 19b konstant und der verjüngte Übergangsabschnitt weggelassen sein, was beispielhaft schematisch in der Prinzipdarstellung gemäß Figur 3 veranschaulicht ist.

An den Drallerzeugungsabschnitt 19b schließt sich ge ^¬ gebenenfalls über den Übergangsabschnitt ein Endabschnitt 19c des Flüssigkeitskanals 19 an. In dem Endabschnitt 19c des Flüssigkeitskanals 19 nimmt der Durchmesser der Kanal ^¬ wand 22 vom Drallerzeugungsabschnitt 19b weg zu. Die an der Kanalwand 22 entlang strömende Flüssigkeit hat ausgehend von dem kleinsten Kanalwanddurchmesser an der Übergangsstelle zwischen dem Drallerzeugungsabschnitt 19b und dem Endabschnitt 19c die Tendenz, weiter entlang der Kanalwand 22 zu strömen. Dadurch bildet sich im Endabschnitt eine Strömungsschicht FH der Flüssigkeit F aus, die die Gestalt eines Hohlkegelstumpfes hat. Die Strömungsschicht FH ist koaxial zur Düsenachse A in der Zerstäuberdüse 10 gebildet. Die Strömungsschicht FH ist stark schematisiert in Figur 3 durch die Blockpfeile und Punkte im Endabschnitt 19c veran ^¬ schaulicht . Zur weiteren Unterstützung der Ausbildung der hohlkegelförmigen Strömungsschicht FH ist im Endabschnitt 19c des Flüssigkeitskanals ein Zentralteil 25 angeordnet, dessen Durchmesser sich zu einer Ringmischkammer 26 hin erweitert, in die der Flüssigkeitskanal 19 einmündet. Beispielsgemäß schließt sich die Ringmischkammer 26 unmittelbar an den Endabschnitt 19c des Flüssigkeitskanals 19 an.

Das Zentralteil 25 wird mittig von der Düsenachse A durchsetzt. Durch die Anordnung des Zentralteils 25 und den sich erweiternden Kanalquerschnitt des Endabschnitts 19c ist der Endabschnitt 19c als koaxial zur Düsenachse A, in Umfangsrichtung U um die Düsenachse A ringförmig geschlossener, hohlkegelstumpfähnlicher Kanal ausgeführt.

Die Kanalwand 22 des Flüssigkeitskanals 19 verläuft in dem Drallerzeugungsabschnitt 19b und dem Endabschnitt 19c entlang der Düsenachse A gekrümmt. Im Drallerzeugungsab ^¬ schnitt 19b wird dadurch der Kanalquerschnitt verringert und im Endabschnitt 19c wieder vergrößert. Angepasst hierzu ist die Außenfläche 27 des Zentralteils 25 entlang der Dü ^¬ senachse A ebenfalls gekrümmt und beispielsgemäß konkav ge ^¬ krümmt. Die Außenfläche 27 des Zentralteils 25 liegt der Kanalwand 22 gegenüber und ist vorzugsweise derart an den Verlauf der Kanalwand angepasst, dass der zur Düsenachse A senkrechte, radiale Wandabstand zwischen der Außenfläche 27 des Zentralteils 25 zu der außenliegenden Innenwand des Endabschnitts 19c im Wesentlichen konstant bleibt, wobei sich die ringförmige Strömungsquerschnittsfläche in strom- abwärtiger Richtung mit zunehmender Entfernung zu der Düsenachse A vergrößert . In der Zerstäuberdüse 10 wird somit vor der Ringmisch ^¬ kammer 26 eine hohlkegelstumpfförmige Strömungsschicht FH erzeugt, die in die Ringmischkammer 26 einströmt. Dazu kann ein Drallerzeugungsmittel und/oder der sich erweiternde Endabschnitt 19c mit dem darin angeordneten Zentralteil 25 verwendet werden. Beispielsgemäß sind beide Maßnahmen ge ^¬ meinsam verwirklicht.

In der sich an den Endabschnitt 19c anschließenden Ringmischkammer 26 wird Druckgas L zugeführt, um die Flüs ^¬ sigkeit F in kleine Flüssigkeitspartikel zu zerstäuben. Hierzu ist der Gasanschluss 13 an ein Gasleitungssystem 28 der Zerstäuberdüse 10 angeschlossen. Zu dem Gasleitungssys ^¬ tem 28 können Gasschläuche gehören, die außerhalb des Dü ^¬ sengehäuses 11 angeordnet sind, wobei - wie bei dem hier veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel - vorzugsweise ausschließlich Gaskanäle verwendet werden, die im Düsengehäuse 11 und beispielsgemäß im Gehäuseteil IIa ange ^¬ ordnet bzw. ausgebildet sind. Beim Ausführungsbeispiel wer ^¬ den alle Gaskanäle des Gasleitungssystems 28 bei der Her ^¬ stellung des Düsenkörpers 15 gebildet.

Zu dem Gasleitungssystem 28 gehört ein äußerer Injektionskanal 29, der sich in Umfangsrichtung U um die Düsenachse A ringförmig um zumindest einen Abschnitt des Flüssigkeitskanals 19 herum erstreckt und an einer äußeren In ektionsstelle 30 in die Ringmischkammer 26 einmündet. Die äußere Injektionsstelle 30 ist als kreisringförmiger Spalt ausgeführt und koaxial zur Düsenachse A angeordnet.

Radial außen gegenüber der Ringmischkammer 26 und beispielsgemäß koaxial zur Ringmischkammer 26 ist ein beim Ausführungsbeispiel ringförmiger Verbindungskanal 31 des Gasleitungssystems 28 im Düsengehäuse 11 angeordnet, der fluidisch über eine oder mehrere Durchgangsöffnungen 32 mit einem zentralen Gaskanal 33 des Gasleitungssystem 28 verbunden ist. Der zentrale Gaskanal 33 erstreckt sich entlang der Düsenachse A und ist von der Ringmischkammer 26 in Um- fangsrichtung U umschlossen. Ein Teil des Druckgases L, die dem zentralen Gaskanal 33 zugeführt wird, mündet in einen inneren In ektionskanal 34 an der radial inneren Seite der Ringmischkammer 26. Der innere In ektionskanal 34 kann durch einen Abschnitt des zentralen Gaskanals 33 gebildet sein oder durch Trennwände getrennt vom zentralen Gaskanal 33 abzweigen. Der innere Injektionskanal 34 mündet an einer inneren Injektionsstelle 35 in die Ringmischkammer 26 ein. Die innere Injektionsstelle 35 ist als ein in Umfangsrich- tung U um die Düsenachse A vorzugsweise geschlossener, mög ^¬ lichst ununterbrochener Kreisringspalt ausgeführt.

Neben dem inneren Injektionskanal 34 ist mit dem zent ^¬ ralen Gaskanal 33 ein Zentralkanal 36 fluidisch verbunden, der vom zentralen Gaskanal 33 abzweigen oder durch einen Abschnitt des zentralen Gaskanals 33 gebildet sein kann. Der Zentralkanal 36 mündet stromaufwärts des Endabschnitts 19c in den Flüssigkeitskanal 19a ein. Die Mündung 37 des Zentralkanals 36 ist koaxial zur Düsenachse A angeordnet und in Richtung der Düsenachse A vom Endabschnitt 19c bzw. der Ringmischkammer 26 weg orientiert. Die dort ausströmende Druckgas L strömt somit in etwa entgegen der Flüssigkeit F und unterstützt die Ausbildung der Strömungsschicht FH in dem Endabschnitt 19c des Flüssigkeitskanals 19.

An dem Ende der Zerstäuberdüse 10, an dem wenigstens ein Sprühstrahl S abgegeben wird, ist wenigstens eine Aus ^¬ trittsöffnung 40 vorhanden. Bei dem hier in den Figuren 1 und 2 veranschaulichten bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Zerstäuberdüse 10 mehrere, beispielsweise 8 in Umfangsrichtung U um die Düsenachse A verteilt angeordnete Austrittsöffnungen 40 auf. Die wenigstens eine Austritts ^¬ öffnung 40 kann als zylindrische Bohrung, als Schlitz oder vorzugsweise in Form einer Lavaldüse ausgeführt sein. Bei ^¬ spielsgemäß hat die wenigstens eine Austrittsöffnung 40 ei ^¬ nen sich in Strömungsrichtung konisch erweiternden Querschnitt. Die Längsachse jeder Austrittsöffnung 40 ist ge ^¬ genüber der Düsenachse A geneigt. Der Neigungswinkel der Bohrungsachse der Austrittsöffnung 40 zu der Düsenachse A liegt vorzugsweise im Bereich zwischen 10° und 30°. Durch die mehreren Austrittsöffnungen 40, wird jeweils ein Sprühstrahl S erzeugt, der von der Düsenachse A weg gerichtet ist (Figuren 1 und 3) .

Die Austrittsöffnungen 40 sind in Rohrstücken 41 angeordnet, die fluidisch mit der Ringmischkammer 26 verbunden sind. Zwischen den Rohrstücken 41 sind die Durchgangsöff ^¬ nungen 32 dadurch gebildet, dass in Umfangsrichtung U unmittelbar benachbarte Rohrstücke 41 mit Abstand zueinander angeordnet sind. Dadurch wird zwischen den Rohrstücken 41 eine fluidische Verbindung zwischen dem Verbindungskanal 31 und dem zentralen Gaskanal 33 gebildet.

Zwischen dem Verbindungskanal 31 und dem äußeren Injektionskanal 29 ist eine Trennwand 45 vorhanden, die die Gasströmung im äußeren Injektionskanal 29 zur äußeren Injektionsstelle 30 hin leitet. In Richtung der Strömung des Druckgases L ist mit Abstand zu der äußeren Injektionsstel ^¬ le 30 wenigstens eine Kommunikationsöffnung 46 in der

Trennwand 45 vorhanden, durch das Druckgas L ausgehend vom Gasanschluss 13 in den Verbindungskanal 31 strömen kann. Somit wird sowohl der äußere In ektionskanal 29 als auch der innere In ektionskanal 34 über den Gasanschluss 13 mit Druckgas L versorgt.

Über die Kommunikationsöffnung 46 werden die Volumenströme in dem Verbindungskanal 31 bis zu dem zentralen Gas ^¬ kanal 33 und der inneren Injektionsstelle 35 einerseits und durch den äußeren Injektionskanal 29 und die äußere Injek ^¬ tionsstelle 30 andererseits je nach Anforderungen bestimmt. In bevorzugten Ausführungsformen liegt das Verhältnis der Querschnittsfläche der Kommunikationsöffnung 46 zu derjenigen der äußeren Injektionsstelle 30 beispielsweise im Be ^¬ reich von etwa 20% bis 40%, vorzugsweise bei etwa 30%.

Dabei können die Querschnitte im Gasleitungssystem 28 bedarfsweise derart gewählt sein, dass über den äußeren In ^¬ jektionskanal 29 und die äußere Injektionsstelle 30 ein größerer Gas-Volumenstrom in die Ringmischkammer 26 einströmt als über den inneren Injektionskanal 34 bzw. die in ^¬ nere Injektionsstelle 35. Beispielsgemäß ist das Flächen ^¬ verhältnis zwischen der äußeren Injektionsstelle 30 gegen ^¬ über der inneren Injektionsstelle 35 in einem Verhältnis von 1,5:1 bis 2,5:1 vorgegeben. Im bevorzugten Ausführungsbeispiel beträgt das Flächenverhältnis in etwa 2:1. Dann können beispielsgemäß zumindest etwa zwei Drittel der in die Ringmischkammer 26 einströmenden Gas über die äußere Injektionsstelle 30 einströmen.

Das Flächenverhältnis zwischen der inneren Injektions ^¬ stelle 35 und der Mündung 37 des Zentralkanals 36 beträgt beim Ausführungsbeispiel etwa 1:10 bis 1:15.

Wie in den Figuren 2 und 3 veranschaulicht, wird der Flüssigkeit F in der Ringmischkammer 26 an den beiden Injektionsstellen 30, 35 Druckgas L zugeführt. In Figur 2 ist schematisch eine Mittelebene E der Ringmischkammer 26 veranschaulicht, die im Wesentlichen auch dem Zentrum des Flüssigkeitsstrahls in der Ringmischkammer 26 entspricht. Der aus der dem Endabschnitt 19c in die Ringmischkammer 26 eintretende zentrale Flüssigkeitsstrahl ist durch eine punktierte Linie angedeutet. In Erstreckungsrichtung der Ringmischkammer 26 entlang der Mittelebene E durch die Ringmischkammer 26 sind die beiden In ektionsstellen 30, 35 versetzt zueinander angeordnet. Beispielsgemäß trifft zu ^¬ nächst das Druckgas L, die aus der inneren Injektionsstelle 35 ausströmt auf die vorbeiströmende Flüssigkeit F bzw. die Strömungsschicht FH auf, während das Druckgas L aus der äu ^¬ ßeren Injektionsstelle 30 weiter stromabwärts in die Ring ^¬ mischkammer 26 einströmt. In Figur 2 ist durch den ersten Pfeil schematisch die erste Hauptausströmrichtung PI aus dem äußeren Injektionskanal 29 in die Ringmischkammer 26 veranschaulicht. Diese erste Hauptausströmrichtung PI, die hier beispielsweise in etwa parallel zu der Düsenachse A verläuft, schneidet den zentralen Flüssigkeitsstrahl unter einem ersten Winkel CC. Entsprechend ist durch einen zwei ^¬ ten Pfeil eine zweite Hauptausströmrichtung P2 für das Druckgas L aus dem inneren Injektionskanal 34 eingezeich ^¬ net, die zu der Düsenachse A unter einem spitzen Winkel an ^¬ geordnet ist und mit dem zentralen Flüssigkeitsstrahl einen zweiten Winkel ß einschließt. Beispielsgemäß ist der zweite Winkel ß betragsmäßig größer als der erste Winkel CC. Der erste Winkel CC ist insbesondere kleiner als 45°, während der zweite Winkel ß zwischen 70° und 90° liegt.

Die Zerstäuberdüse 10 gemäß der vorliegenden Erfindung arbeitet wie folgt:

Durch den Flüssigkeitskanal 19 strömt eine Flüssigkeit F. Über ein Drallerzeugungsmittel und beispielsgemäß den Drallerzeuger 20 wird der Flüssigkeitsströmung im Drallerzeugungsabschnitt 19b ein Drall erteilt. Alternativ wird durch einen Prallkörper ein Prallstrahl erzeugt. Dadurch und/oder durch die aus dem Zentralkanal 26 über die Mündung 27 durch das Zentralteil 25 einströmende Druckgas und/oder durch den sich zur Ringmischkammer 26 hin erweiternden Durchmesser des Endabschnitts 19c des Flüssigkeitskanals 19 wird dort eine hohlkegelstumpfförmige Strömungsschicht FH erzeugt, die in die Ringmischkammer 26 einströmt.

In der Ringmischkammer 26 trifft zunächst Druckgas L an der inneren In ektionsstelle 35 auf die Strömungsschicht FH auf und beeinflusst deren Strömungsrichtung, in dem sie der Flüssigkeitsströmung in der Strömungsschicht FH eine zusätzliche Querkomponente von der Düsenachse A weg zur ra ^¬ dial äußeren Seite der Ringmischkammer 26 hin erteilt. Etwas stromabwärts wird Druckgas L an der äußeren Injektions ^¬ stelle 30 zugeführt. Dadurch dass der Flüssigkeitsströmung bereits stromaufwärts an der inneren Injektionsstelle 35 eine Anregung erteilt wurde, kann durch das Einströmen des Druckgases L von der äußeren Seite der Ringmischkammer her eine sehr feine Zerstäubung der Flüssigkeit erreicht wer ^¬ den. Die von unterschiedlichen Seiten in die Ringmischkammer einströmende Druckgas L erzeugt dabei sozusagen eine ScherWirkung .

Im weiteren Verlauf der Ringmischkammer 26 stromabwärts der beiden Injektionsstellen 30, 35, kann durch eine oder mehrere Krümmungen in Erstreckung der Ringmischkammer 26 zur Düsenachse A hin und/oder von der Düsenachse A weg eine weitere Zerstäubung und gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitspartikel in dem Flüssigkeits-Gas-Gemisch erzielt werden, das anschließend durch die Austrittsöffnungen 40 in Form von Sprühstrahlen S abgegeben wird. Beispielsgemäß krümmt sich die Ringmischkammer 26 stromabwärts der beiden In ektionsstellen zunächst zur Düsenachse A hin und anschließend wieder von der Düsenachse A weg.

Anstelle eines gekrümmten Verlaufs der Ringmischkammer 26 zwischen den In ektionsstellen 30, 35 und den Austrittsöffnungen 40 kann in Abwandlung zu dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel auch eine hohlzylindrische Ausfüh ^¬ rung der Ringmischkammer in diesem Abschnitt vorgesehen sein .

Die Erfindung betrifft eine Zerstäuberdüse 10 mit ei ^¬ nem Flüssigkeitskanal 19, an den stromabwärts eine Ring ^¬ mischkammer 26 fluidisch angeschlossen ist. Über einen Flüssigkeitsanschluss 12 wird dem Flüssigkeitskanal 19 eine Flüssigkeit F zugeführt. Die Zerstäuberdüse 10 weist außer ^¬ dem einen Gasanschluss 13 auf, der an ein Gasleitungssystem 28 angeschlossen ist. Darüber wird Druckgas L zu einem äußeren Injektionskanal 29 und einem inneren Injektionskanal 34 geleitet. Die beiden Injektionskanäle 29, 34 münden an jeweils einer Injektionsstelle 30, 35 in die Ringmischkam ^¬ mer 26 ein. Die äußere Injektionsstelle 30 ist bezüglich einer Düsenachse A, um die sich die Ringmischkammer 26 koaxial erstreckt, an der radial äußeren Mischkammerwand und die innere Injektionsstelle 35 an der radial inneren Misch ^¬ kammerwand vorhanden. Die einströmende Flüssigkeit kann mit einem geringen Druckgasverbrauch in der Ringmischkammer 26 fein zerstäubt und stromabwärts der Ringmischkammer 26 über wenigstens eine Austrittsöffnung 40 jeweils als Sprühstrahl S abgegeben werden.

Bezugs zeichenliste :

10 Zerstäuberdüse

11 Düsengehäuse

IIa Gehäuseteil

IIb Werkzeugangriffsabschnitt

12 Flüssigkeitsanschluss

13 Gasanschluss

14 Anschlussstutzen

15 Düsenkörper

19 Flüssigkeitskanal

19a erster Abschnitt des Flüssigkeitskanals

19b Drallerzeugungsabschnitt

19c Endabschnitt

20 Drallerzeuger

21 Drallkörper

22 Kanalwand des Flüssigkeitskanals

25 Zentralteil

26 Ringmischkammer

27 Außenfläche des Zentralteils

28 Gasleitungssystem

29 äußerer In ektionskanal

30 äußere In ektionsstelle

31 Verbindungskanal

32 Durchgangsöffnung

33 zentraler Gaskanal

34 innerer Injektionskanal

35 inneren Injektionsstelle

36 Zentralkanal

37 Mündung des Zentralkanals 40 Austrittsöffnung

41 Rohrstück

45 Trennwand

46 Kommunikationsöffnung

(χ erster Winkel

ß zweiter Winkel

A Düsenachse

E Mittelebene

F Flüssigkeit

FH Strömungsschicht

L Druckgas

PI erste Ausströmrichtung

P2 zweite Ausströmrichtung

S Sprühstrahl

U Umfangsrichtung