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Dokumentenidentifikation DE102004058838B4 29.11.2007
Titel Düseneinsatz aus Stahl
Anmelder Schramm, Armin, 55743 Idar-Oberstein, DE;
Märker, Wolfgang, 55743 Idar-Oberstein, DE;
Römer, Freddy, 55743 Idar-Oberstein, DE
Erfinder Römer, Freddy, 55743 Idar-Oberstein, DE
Vertreter Patentanwälte BECKER & AUE, 55411 Bingen
DE-Anmeldedatum 06.12.2004
DE-Aktenzeichen 102004058838
Offenlegungstag 13.07.2006
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 29.11.2007
Veröffentlichungstag im Patentblatt 29.11.2007
IPC-Hauptklasse B05B 1/00(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, DE
IPC-Nebenklasse B26F 3/00(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   C23C 8/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   B05B 1/02(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, DE   

Beschreibung[de]

Die Erfindung bezieht sich auf einen Düseneinsatz aus Stahl mit einer Düsenbohrung zum Durchlass eines Mediums zur Befestigung in einer Bohrung eines Düsenhalters.

Ein solcher Düseneinsatz kommt häufig in Vorrichtungen zum Einsatz, in denen er einem großen Verschleiß unterliegt, wobei ein Auswechseln unter Beibehaltung des Düsenhalters möglich ist. Um die Lebensdauer des Düseneinsatzes zu verlängern, ist es bekannt, den Stahl des Düseneinsatzes zu härten oder mittels einer Keramik, einem Saphir bzw. Achat zu bestücken, wodurch der Düseneinsatz in seiner Fertigung relativ teuer ist. Darüber hinaus sind insbesondere die bestückten Düseneinsätze stoßempfindlich.

Einem besonders hohen Verschleiß unterliegt ein Düseneinsatz einer Kanalreinigungsdüse aufgrund der hohen herrschenden Wasserdrücke sowie der großen Wasserdurchflussmengen. Insbesondere beim Rückspülen wird Wasser mit abrasiven Teilchen durch den Düseneinsatz geleitet, der dadurch ausgewaschen wird, weshalb in Kanalreinigungsdüsen in der Regel Saphir- bzw. Keramikdüseneinsätze Verwendung finden, die dennoch oftmals ausgetauscht werden müssen. Da derartige Düseneinsätze verhältnismäßig teuer sind, werden separate Düsen für das Vorspülen und das Rückspülen verwendet, die nach dem jeweiligen Spülvorgang komplett ausgetauscht werden. Im Weiteren gestaltet sich das Auswechseln der Düseneinsätze in dem Düsenhalter schwierig, da die Düseneinsätze einer Korrosion unterworfen sind und dadurch schlecht aus dem Düseneinsatz lösbar sind. Durch das Auswaschen der Düseneinsätze werden auch darin vorgesehene Innensechskant-Geometrien derart verschlissen, dass das Einsetzen eines entsprechenden Ausdrehwerkzeuges nicht mehr möglich ist, weshalb die Düseneinsätze letztendes aufgebohrt und entsprechende Innengewinde des Düsenhalters auf das nächst größere Maß nachgeschnitten werden, um größere Düseneinsätze in dem Düsenhalter zu befestigen.

Die DE 101 63 102 A1 offenbart einen Düseneinsatz aus Stahl mit einer Düsenbohrung zum Durchlass eines Mediums zur Befestigung in einer Bohrung eines Düsenhalters und stellt den nächstliegenden Stand der Technik dar.

Im Weiteren ist aus der DE 699 02 169 T2 ein Verfahren zum Nitrocarburieren von rostfreien Stählen bekannt, um eine Erhöhung ihres Stickstoffanteils zu erzielen. Diese Stähle müssen einsatzgehärtet werden, wobei die gehärtete Oberflächenschicht eine stark verminderte Korrosionsbeständigkeit aufweist. Darüber hinaus beschreibt die DE 41 15 135 C1 ein Verfahren zur gleichmäßigen thermochemischen Behandlung von Hohlkörpern und Bohrungen aufweisenden Bauteilen aus Stahl mit Reaktivgasen bei Temperaturen oberhalb 450°C.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Düseneinsatz der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei einer kostengünstigen Fertigung eine hohe Verschleißfestigkeit aufweist.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die Oberfläche des Düseneinsatzes nitrocarburiert sowie glasperl-gestrahlt ist und der Stahl ein nicht rostender Stahl ist.

Aufgrund dieser Maßnahme wird ein Düseneinsatz bereitgestellt, der bei einer hohen Verschleißfestigkeit kostengünstig zu fertigen ist. Der Düseneinsatz ist unempfindlich gegen Beschädigung aufgrund von Stoß oder Vibration. Das Eindiffundieren von Stickstoff und Kohlenstoff in die Randschicht des Düseneinsatzes kann sowohl im Pulver-, Salzbad-, Gas- als auch Plasma-Nitrocarburierverfahren stattfinden, wobei insbesondere das Nitrocarburieren im Salzbad oder Gas erfolgt. Aufgrund eines Nitrocarburierens der gesamten Oberfläche des Düseneinsatzes, also sowohl der Außenfläche als auch der Düsenbohrung, ist eine hohe Korrosionsbeständigkeit des Düseneinsatzes gegeben, der sonach auch nach einem Kontakt mit Wasser verhältnismäßig leicht aus dem Düsenhalter zu entfernen ist. Durch das Glasperl-Strahlen ist eine hohe Oberflächengüte sowie eine große Maßhaltigkeit des Düseneinsatzes bereitgestellt. Beim Glasperl-Strahlen werden Partikel von der Oberfläche des Düseneinsatzes abgetragen, weshalb diese eine geringe Rauheit aufweist. Aufgrund der Fertigung des Düseneinsatzes aus einem nicht rostenden Stahl ist die Korrosionsbeständigkeit des Düseneinsatzes gesteigert.

Zweckmäßigerweise ist der Stahl ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit Schwefelzusatz. Hierbei kann es sich beispielsweise um einen X12CrNiS188 handeln, der neben einer großen Korrosionsbeständigkeit auch gut zerspanbar ist und darüber hinaus im Kontakt mit Lebensmitteln verwendet werden kann.

Damit der Düseneinsatz einfach in dem Düsenhalter festgelegt werden kann, weist er zweckmäßigerweise ein Außengewinde auf. Demnach ist es nicht erforderlich, den Düseneinsatz mittels eines Zusatzhalters, wie er beispielsweise bei keramischen Düseneinsätzen verwendet wird, in dem Düsenhalter anzuordnen.

Zur Vermeidung strömungstechnisch ungünstiger Verwirbelungen des flüssigen Mediums beim Eintritt in die Düsenbohrung ist vorzugsweise die Düsenbohrung auf einer einlassseitigen Stirnseite mit einer konischen Senkung versehen.

Für die einfache Befestigung des Düseneinsatzes in dem Düsenhalter weist eine auslassseitige Stirnseite einen Schlitz für eine Klinge eines Schraubendrehers auf. Um einen definierten Austrittsstrahl des flüssigen Mediums zu erzielen, ist zweckmäßigerweise die auslassseitige Stirnseite konisch gesenkt.

Eine besonders bevorzugte Verwendung findet der zuvor erläuterte Düseneinsatz in einem hydrodynamischen Werkzeug zur Reinigung von Rohren und/oder Kanälen mittels Druckwasser. Solche hydrodynamischen Werkzeuge, auch Kanalreinigungsdüsen genannt, sind dem Fachmann in einer Vielzahl von Ausgestaltungen bekannt. Aufgrund seines geringen Verschleißes ist der Düseneinsatz sowohl bei einer Normalspülung mit Klarwasser als auch bei einer Rückspülung mit verschmutztem Wasser universell einsetzbar und es ist kein Austausch von Düsen erforderlich, wie er derzeit praktiziert wird. Mit der hohen Standzeit des Düseneinsatzes geht ein konstantes Strahlbild einher und eine hohe Reinigungsleistung des Werkzeuges ist gegeben, da ein Verschleiß bedingter Druckabfall des Druckwassers minimiert ist. Des Weiteren ist der korrosionsbeständige nitrocarburierte Düseneinsatz mittels eines Schraubendrehers nach dem Erreichen seiner Lebensdauer verhältnismäßig einfach und schnell zu wechseln.

Eine weitere Verwendung des Düseneinsatzes findet in einer Vorrichtung zur Abfüllung von flüssigen Lebensmitteln statt. Der Düseneinsatz ist auch zur Verwendung in einer Spritzpistole für Lebensmittel oder Farben geeignet.

Die Verwendung des Düseneinsatzes erfolgt auch beim Wasserschneiden. Durch das Wasserstrahlschneiden werden unterschiedliche Materialien mit einem Wasserstrahl beaufschlagt, wobei das Wasser bis zu einem Druck von 4000 bar komprimiert durch eine Düsenbohrung von 0,08 mm–0,4 mm Durchmesser geleitet wird.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen verwendbar sind. Der Rahmen der Erfindung ist nur durch die Ansprüche definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die zugehörige Zeichnung näher erläutert. Die einzige Figur der Zeichnung zeigt eine vergrößerte Schnittdarstellung eines erfindungsgemäßen Düseneinsatzes.

Der zylindrische Düseneinsatz ist aus rostfreiem austenitischen Chrom-Nickel-Stahl gefertigt und zur Befestigung in einer Bohrung eines Düsenhalters mit einem Außengewinde 1 versehen. An einer einlassseitigen Stirnseite 2 und einer auslassseitigen Stirnseite 3 des Düseneinsatzes ist jeweils eine Phase 4 angedreht. In das Zentrum des Düseneinsatzes ist eine zylindrische Düsenbohrung 5 zum Durchlass eines flüssigen Mediums, beispielsweise Wasser, eingelassen, wobei die Düsenbohrung 5 beidseitig mit einer konischen Senkung 6 versehen ist. Zum Befestigen und Lösen des Düseneinsatzes in dem Düsenhalter ist auf der auslassseitigen Stirnseite 3 ein Schlitz 7 für eine Klinge eines Schraubendrehers eingelassen. Damit der Düseneinsatz eine hohe Standzeit bei geringem Verschleiß und großer Korrosionsbeständigkeit aufweist, ist die gesamte Oberfläche des Düseneinsatzes nitrocarburiert. Des Weiteren ist die Oberfläche mittels Glasperlen gestrahlt, um eine hohe Oberflächengüte bei großer Maßgenauigkeit des Düseneinsatzes zu gewährleisten.


Anspruch[de]
Düseneinsatz aus Stahl mit einer Düsenbohrung (5) zum Durchlass eines Mediums zur Befestigung in einer Bohrung eines Düsenhalters, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Düseneinsatzes nitrocarburiert sowie glasperl-gestrahlt ist und der Stahl ein nicht rostender Stahl ist. Düseneinsatz nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stahl ein austenitischer Chrom-Nickel-Stahl mit Schwefelzusatz ist. Düseneinsatz nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch ein Außengewinde. Düseneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Düsenbohrung (5) auf einer einlassseitigen Stirnseite (2) mit einer konischen Senkung (6) versehen ist. Düseneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass eine auslassseitige Stirnseite (3) einen Schlitz (7) für eine Klinge eines Schraubendrehers aufweist. Düseneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die auslassseitige Stirnseite (3) konisch gesenkt ist. Düseneinsatz nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Düseneinsatz zum Durchlass eines flüssigen Mediums geeignet ist. Verwendung eines Düseneinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einem hydrodynamischen Werkzeug zur Reinigung von Rohren und/oder Kanälen mittels Druckwasser. Verwendung eines Düseneinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Vorrichtung zur Abfüllung von flüssigen Lebensmitteln. Verwendung eines Düseneinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 in einer Spritzpistole für Lebensmittel oder Farben. Verwendung eines Düseneinsatzes nach einem der Ansprüche 1 bis 7 zum Wasserstrahlschneiden.






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