Die Erfindung betrifft einen Mischkörper zur Verwendung in einer Spritzdüse, die ebenfalls Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist. Der Mischkörper dient zum Zuführen eines Kühlmediums und eines Zerstäubermediums in eine Mischkammer der Spritzdüse, die als Zwei-Medien-Spritzdüse ausgebildet ist. Die Spritzdüse dient zum Aufbringen eines Gemisches aus dem Kühl- und dem Zerstäubermedium auf einen zu kühlenden Gegenstand, insbesondere ein warmes Metallprodukt in einem Stahlwerk. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Herstellen des Mischkörpers und von zumindest Teilen der Spritzdüse.

Ein Mischkörper ist grundsätzlich im Stand der Technik bekannt, beispielsweise aus der deutschen Patentanmeldung DE 102 00 662 A1 . Der dort offenbarte Mischkörper bildet das auslaufseitige Ende eines ersten Kanals für ein Kühlmedium innerhalb einer Zwei-Medien-Spritzdüse. Mit Hilfe des Mischkörpers wird das Kühlmedium radial nach außen in einen zweiten Kanal, welcher ein Zerstäubungsmedium führt, umgelenkt. Der zweite Kanal bildet auch gleichzeitig eine Mischkammer, weil dort die eigentliche Vermischung des Kühlmediums mit dem Zerstäubermedium erfolgt. Der zweite Kanal ist außen um den Mischkörper herumgeführt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine alternative Ausgestaltung für einen Mischkörper zur Verwendung in einer Spritzdüse, die Spritzdüse mit dem alternativen Mischkörper sowie ein vereinfachtes Verfahren für dessen Herstellung bereitzustellen. Diese Aufgabe wird bezüglich des Mischkörpers durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Diese ist dadurch gekennzeichnet, dass ein zweiter Kanal für das Zerstäubermedium ebenfalls in dem Mischkörper ausgebildet ist, dass der erste und der zweite Kanal einlaufseitig jeweils in Form separater Rohrleitungsabschnitte nicht-koaxial ausgebildet sind und dass der zweite Kanal auslaufseitig des Mischkörpers ringförmig und koaxial um den ersten Kanal herumgeführt ausgebildet ist.

Die beanspruchte Ausbildung von nicht nur dem ersten, sondern auch dem zweiten Kanal innerhalb des Mischkörpers bietet den Vorteil, dass der Mischkörper nicht mehr innerhalb einer Spritzdüse mit einem Innenrohr verschraubt und mit einem Außenrohr kombiniert werden muss, um eine Zerstäubung zu erzielen, wie dies im Stand der Technik zum Teil erforderlich war. Insofern wird durch die beanspruchte doppelte Kanalführung innerhalb des Mischkörpers der Montageaufwand wesentlich erleichtert. Der Montageaufwand wird weiterhin dadurch erleichtert, dass der erste und der zweite Kanal einlaufseitig in Form separater Rohrleitungsabschnitte nicht-koaxial ausgebildet sind. Dadurch wird es möglich, separate Rohrleitungen an den ersten und den zweiten Kanal des Mischkörpers anzuschließen; insbesondere müssen die Rohrleitungen dem erfindungsgemäßen Mischkörper eingangsseitig nicht koaxial ausgebildet zugeführt werden. Das weiterhin beanspruchte kennzeichnende Merkmal, wonach der zweite Kanal auslaufseitig des Mischkörpers ringförmig und koaxial zu dem ersten Kanal herumgeführt ausgebildet ist, stellt eine optimale Zerstäubung und Vermischung des aus dem Kühlmedium und dem Zerstäubermedium zu generierenden Gemisches sicher.

Schließlich ist es vorteilhaft, dass der Mischer einstückig ausgebildet ist; dadurch wird es möglich, diesen beispielsweise sehr einfach und kostengünstig z. B. im 3- D-Druck-Verfahren herzustellen. Vorzugsweise sind der erste Kanal und der zweite Kanal innerhalb des Mischkörpers auslaufseitig unter Ausbildung einer Abrisskante mit einem vorzugsweise spitzen Winkel aufeinander zulaufend ausgebildet. Diese Kanalführung führt unter Ausnutzung der Abrisskante zu einer optimalen

Vermischung des Kühlmediums und des Zerstäubermediums in einer sich in Strömungsrichtung an den Mischkörper anschließenden Mischkammer der Sprühdüse. Insbesondere um den auslaufseitig zentral geführten ersten Kanal für das Kühlmedium mit einer Komponente in radialer Richtung nach außen auf den zweiten Kanal und auf die Abrisskante hin gekrümmt auszubilden, ist erfindungsgemäß ein Strömungsteilerelement vorgesehen, welches auslaufseitig in den ersten Kanal eingesetzt ist. Dieses Strömungsteilerelement stützt sich über sich radial erstreckende Stege an der Wand des ersten Kanals ab und dient zur Aufteilung der Strömung des Kühlmediums in eine Mehrzahl von Einzelströmungen mit jeweils ringsegmentförmigem Querschnitt.

Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel weist der zweite Kanal für das Zerstäubermedium zumindest an seiner Auslaufseite in dem Mischkörper einen kleineren Öffnungsquerschnitt für das Zerstäubermedium auf als an seiner Einlaufseite. Auf diese Weise wird das Zerstäubermedium vor seinem Austritt aus dem Mischkörper und vor dem Zusammentreffen mit dem Kühlmedium beschleunigt, was ebenfalls zu einer Verbesserung der Vermischung mit dem Kühlmedium beiträgt.

Bezüglich der Spritzdüse wird die oben genannte Aufgabe der Erfindung durch den Gegenstand des Anspruchs 9 gelöst. Die Vorteile dieser Lösung entsprechen den oben mit Bezug auf den beanspruchten Mischkörper genannten Vorteilen. Die oben genannte Aufgabe wird bezüglich des Verfahrens durch Patentanspruch 12 gelöst. Demnach wird der erfindungsgemäße Mischkörper vorteilhafterweise mit einem generativen Fertigungsverfahren, z. B. im 3-D-Druckverfahren hergestellt. Die generativen Fertigungsverfahren ermöglichen die Herstellung des Mischkörpers nicht nur aus Metall, sondern alternativ auch aus einem Hybrid- Werkstoff, z. B. einer Verbindung aus Metall und Kunststoff.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Mischkörpers und der erfindungsgemäßen Spritzdüse sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Der Beschreibung sind fünf Figuren beigefügt, wobei

Figur 1 einen Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Mischkörper;

Figur 2 das auslaufseitige Ende des Mischkörpers;

Figur 3 zwei perspektivische Außenansichten des Mischkörpers;

Figur 4 die erfindungsgemäße Spritzdüse in einem Querschnitt; und

Figur 5 die erfindungsgemäße Spritzdüse in einer Gesamtansicht

zeigt. Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die genannten Figuren in Form von Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. In allen Figuren sind gleiche technische Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

Figur 1 zeigt den erfindungsgemäßen Mischkörper 100 in einer Querschnittsdarstellung. In dem Mischkörper 100 sind zwei Kanäle ausgebildet, ein erster Kanal 110 zum Führen eines Kühlmediums und ein zweiter Kanal 120 zum Führen eines Zerstäubermediums. Die Strömungsrichtung für diese Medien sind in Figur 1 mit Eingangspfeilen gekennzeichnet. Die Besonderheit an diesem Mischkörper besteht darin, dass der erste und der zweite Kanal 110, 120 einlaufseitig jeweils in Form separater Rohrleitungsabschnitte 112, 122 nicht- koaxial ausgebildet sind und dass der zweite Kanal 120 auslaufseitig des Mischkörpers 100 ringförmig und koaxial um den ersten Kanal herumgeführt ausgebildet ist. Der erste Kanal 110 ist in dem Mischkörper auslaufseitig zentral bzw. axial geführt ausgebildet.

Der Mischkörper 100 ist einstückig ausgebildet. Er wird vorzugsweise mit einem generativen Fertigungsverfahren, wie z. B. dem 3-D-Druckverfahren herstellt. Die generativen Fertigungsverfahren ermöglichen die Fierstellung des Mischkörpers aus Metall oder aus einem Flybrid-Werkstoff, z. B. einer Verbindung aus Metall und Kunststoff.

Einlaufseitig sind die beiden Rohrleitungsabschnitte 112, 122 für den ersten Kanal 110 und den zweiten Kanal 120 zumindest bereichs- bzw. abschnittsweise parallel oder windschief zueinander angeordnet und ausgebildet. Auslaufseitig sind der erste Kanal 110 und der zweite Kanal 120 unter Ausbildung einer Abrisskante 114 mit einem vorzugsweise spitzen Winkel a oder einem Winkel von a = 90° aufeinander zu laufend ausgebildet. Wie in Figur 1 zu erkennen ist, ist der erste Kanal 110 auslaufseitig zumindest mit einer Komponente in radialer Richtung nach außen auf den zweiten Kanal 120 und auf die Abrisskante 114 hin gekrümmt ausgebildet. Analog ist der zweite Kanal 120 zumindest mit einer Komponente in radialer Richtung r nach innen auf den ersten Kanal 110 und auf die Abrisskante 114 hin gekrümmt ausgebildet. Wie in Figur 1 zu erkennen ist, ist die Abrisskante 114 an dem auslaufseitigen Ende der Wand 116 des ersten Kanals 110 ausgebildet. In dem ersten Kanal 110 ist auslaufseitig ein Strömungsteilerelement 118 angeordnet.

Der zweite Kanal 120 weist zumindest an seiner Auslaufseite vorzugsweise einen kleineren Öffnungsquerschnitt 121 für das Zerstäubermedium auf als an seiner Einlaufseite. Diese Querschnittsverengung bewirkt vorteilhafterweise eine Beschleunigung des Zerstäubermediums vor seinem Austritt aus dem Mischkörper und damit eine verbesserte Vermischung mit dem Kühlmedium.

Figur 2 lässt erkennen, dass das Strömungsteilerelement 118 über sich radial erstreckende Stege 119 an der Außenwand 116 des ersten Kanals 110 abgestützt ist. Die Stege 119 bewirken eine Aufteilung der Strömung des Kühlmediums an der Auslaufseite des Mischkörpers in eine Mehrzahl von Einzelströmungen mit jeweils ringsegmentförmigem Querschnitt.

Die Stege 119 des Strömungsteilerelementes 118 können sich in radialer Richtung r zusätzlich auch durch den ringförmigen zweiten Kanal 120 hindurch erstrecken. Sie bewirken dann, wie ebenfalls in Figur 2 veranschaulicht, auch eine Aufteilung der Austrittsöffnung des zweiten Kanals 120 und damit der Strömung des Zerstäubermediums in eine Mehrzahl von ringsegmentförmigen Abschnitten bzw. Einzelströmungen mit ringsegmentförmigem Querschnitt.

Figur 3 zeigt zwei perspektivische Außenansichten des erfindungsgemäßen Mischkörpers 100. Gut zu erkennen sind insbesondere die beiden eingangsseitigen Rohrleitungsabschnitte 112, 122 zum Anschluss einer

Rohrleitung für das Kühlmittel einer Rohrleitung für das Zerstäubermedium.

Figur 4 zeigt die erfindungsgemäße Spritzdüse 200 in einer Querschnittsansicht Die Spritzdüse dient zum Spritzen eines Zwei-Medien-Gemisches auf einen Gegenstand, insbesondere ein warmes Metallprodukt, insbesondere eine Bramme in einem Stahlwerk.

Die Spritzdüse 200 weist eingangsseitig einen Anbaublock 210 auf mit Eingangsanschlüssen 212 und Durchgangsbohrungen (in Figur 4 nicht zu erkennen) für einen ersten Kanal für das Kühlmedium und für einen zweiten Kanal für das Zerstäubermedium. An die Durchgangsbohrungen in dem Anbaublock 210 sind ausgangsseitig eine erste Rohrleitung 122 als Verlängerung des ersten Kanals für das Kühlmedium und eine zweite Rohrleitung 224 als Verlängerung des zweiten Kanals für das Zerstäubermedium angeschlossen. An ihrem dem

Anbaublock 210 abgewandten Ende sind die erste und die zweite Rohrleitung an die Rohrleitungsabschnitte 112, 122 des erfindungsgemäßen Mischkörpers 100 angeschlossen. Auslaufseitig ist der Mischkörper 100 an ein Mundstück 230 der Spritzdüse 200 angeschlossen. Das Mundstück ist becherförmig ausgebildet und zu der Austrittsseite des Mischkörpers 100 hin geöffnet. Der von dem becherförmigen Mundstück 230 aufgespannte Innenraum bildet die Mischkammer 240 der Spritzdüse 200. Das Mundstück 230 kann direkt oder indirekt an die Ausgangsseite des Mischkörpers angeschlossen sein. Ein indirekter Anschluss bedeutet im Unterschied zu einem direkten Anschluss, dass zwischen die Ausgangsseite des Mischkörpers 100 und die Eingangsseite des Mundstück eine Distanzhülse 250 geschaltet ist zum Vergrößern der Mischkammer 240.

Vorzugsweise ist der Mischkörper 100 und das Mundstück 230 sowie optional auch das Distanzstück 250 einstückig ausgebildet. Alle diese Komponenten werden dann einzeln oder im Verbund beispielsweise mit dem oben erwähnten generativen Fertigungsverfahren hergestellt.

Figur 5 zeigt schließlich die Spritzdüse 200 mit dem erfindungsgemäßen Mischkörper 100 in einer perspektivischen Gesamtansicht.

Bezugszeichen

100 Misch körper

1 10 erster Kanal

112 (erster) Rohrleitungsabschnitt für Kühlmedium

114 Abrisskante

116 Wand des ersten Kanals

118 Strömungsteilerelement

119 Steg

120 zweiter Kanal

121 verkleinerter Querschnitt des zweiten Kanals

122 (zweiter) Rohrleitungsabschnitt für Zerstäubermedium 200 Spritzdüse

210 Anbaublock

212 Eingangsanschlüsse

222 erste Rohrleitung

224 zweite Rohrleitung

230 Mundstück

240 Misch kam mer

250 Distanzhülse r radiale Richtung