説明

高圧ノズルおよび高圧ノズルを形成する方法

【課題】改良された高圧ノズルを提供すること。
【解決手段】流出開口部(22)へ至る流れ通路の内部に整流部材(26)を有する、特に鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすための、高圧ノズルにおいて、整流部材(26)が、供給通路の中心長手軸(30)を直接包囲する領域内に、自由な流れ横断面を有している。このノズルは金属粉末にプラスチック結合剤を混合するステップと、得られた混合物を型内へ射出するステップと、化学的および/または熱的プロセスによって、結合剤を除去するステップと、結合剤の除去後に得られた前製品を焼結するステップと、により形成することができる。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、流出開口部へ至る供給通路の内部に整流部材を有する高圧ノズルに関する。本発明は、また、高圧ノズルを形成する方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来技術(たとえば、特許文献1を参照)から、鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とす高圧ノズルが知られており、その高圧ノズルは流出開口部へ至る供給通路の内部に整流部材を有している。整流部材は、断面が星状の構成部品として形成されており、円筒状の中央部分を有し、その中央部分から径方向に流れ案内面が延びている。整流部材の流れ抵抗を減少させるために、円筒状の中央部分は上流方向においても、下流方向においてもそれぞれ円錐状の尖端の形状で延長されている。整流部材の上流には、フィルタが配置されており、そのフィルタは球状キャップ形状の部分を備えた管部分から形成されており、液体を流入させるための径方向の切込みを有している。この径方向の切込みは、フィルタの球部分形状のキャップ内まで延びている。整流部材の下流において、流れ通路が徐々に細くなっており、その細くなる部分が、細くなる角度を減少させて、口片内の流出チャンバまで延びている。口片は、流出チャンバと、流出チャンバに連続する流出開口部とを有している。鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすために高圧ノズルを駆動する、数100バールから600バールまでになることがある、極めて高い液体圧力に基づいて、わずかな流れ抵抗でも、決定的である。というのは、高圧ノズル内部の圧力損失は、除去力を減少させ、あるいは供給導管のより高い圧力を必要とするからである。さらに、発生されるフラットビームの形状が重要であって、フラットビームはできる限り良好な除去効果を得るために、できるだけ小さい幅を持たなければならない。そして、高圧ノズルは、著しい機械的負荷にさらされる。というのは、たとえば供給導管内の圧力衝撃が、高圧ノズルのフィルタの崩壊をもたらしかねないからである。
【特許文献1】欧州特許公報EP0792692B1
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は改良された高圧ノズルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0004】
そのために、本発明によれば、流出開口部へ至る供給通路内に整流部材を有する、特に鉄鋼製品の酸化皮膜を除去するための、高圧ノズルが設けられ、その高圧ノズルにおいて整流部材は、供給通路の中心長手軸を直接包囲する領域内に、自由な流れ断面を有している。
【0005】
このようにして、いわゆる芯のない整流部材が実現され、その整流部材は、一方ではわずかな流れ抵抗を特徴とし、他方では、良好な方向付け作用を特徴としている。従って整流部材は、中心長手軸を直接包囲する、組込み物のない、流れ通路を有している。円筒状の構成部分を有し、その構成部分から流れ案内面が径方向に出ている、従来の整流部材に比較して、本発明に基づく整流部材は、著しく減少された流れ抵抗を有している。というのは、供給通路の中心長手軸を直接包囲する流れ通路が自由に残っており、妨害されない貫流のために利用できるからである。流れのために提供される自由な横断面がずっと大きいので、流れ抵抗の著しい減少が得られる。自由な流れ横断面は、たとえば、整流部材の内側半径の約1/5の半径を有している。
【0006】
本発明の展開において、整流部材は、供給通路の長手中心軸に対して平行かつ中心長手軸へ向かって延びる、流れ案内面を有している。
【0007】
供給通路の中心長手軸に対して平行に方向付けされた、この種の流れ案内面によって、整流部材の良好な指向作用が得られ、整流部材を通過した流れは、整流部材の下流側で流れ中心軸に対して実質的に平行に方向付けされている。
【0008】
本発明の展開において、流れ案内面は、中心長手軸の方向へ径方向に延びている。
【0009】
このようにして、平坦な流れ案内面を実現することができ、その流れ案内面は、わずかな流れ抵抗において、極めて良好な方向付け作用を有している。
【0010】
本発明の展開において、整流部材の下流において、供給通路の先細りが設けられている。
【0011】
この種の先細りによって、流れを集中させることができ、かつ短いルート上で、流れ通路を流出チャンバの横断面へまとめて案内することができる。本発明によれば、短い先細りが設けられており、供給通路の細くなる部分は、整流部材の長さの約半分から三分の一しか持たない。
【0012】
本発明の展開において、整流部材の下流の先細りに、一定の断面を有する部分が連続しており、その部分が細くなる流出チャンバに移行している。
【0013】
一定の断面を有するこの種の部分によって、流れの沈静化を得ることができ、それが、わずかな流れ抵抗において、極めて良好なビーム品質をもたらす。一定の断面を有する部分は、好ましくは、整流部材の後方の先細りよりも長い。一定の断面を有する部分を、整流部材の後方の先細りの少なくとも2倍の長さに、そして特に先細りの7倍の長さに形成すると、好ましいことが明らかにされた。流出チャンバが、流出開口部へ移行し、その流出開口部からスプレイビームが流出する。
【0014】
本発明の展開において、整流部材の上流にフィルタが配置されており、そのフィルタは、中心長手軸に対して径方向に方向付けされた流入スリットを有している。流入スリットは、好ましくは、中心長手軸に対して平行に延びている。フィルタは、球部分の形状のフィルタキャップを有しており、そのフィルタキャップが、中心長手軸に対して平行に延びる流入開口部を有している。
【0015】
球部分形状のフィルタキャップ内の流入開口部は、フィルタの流入スリットから分離されているので、球部分形状のフィルタキャップは、極めてしっかりと形成することができ、特に、場合によって供給通路内に発生する圧力衝撃に耐えることができる。たとえば、フィルタキャップは一周するカラーを有しており、そのカラーが高い機械的強度をもたらす。従って、フィルタ内の流入スリットは、球部分形状のフィルタキャップの前で終了している。
【0016】
本発明の展開において、流入スリットの、整流部材の側に位置する終端境界面は、角を丸くして、あるいは内側へ向かって斜めに案内するように形成されており、角を丸くした終端境界面は、中心長手軸の方向に凸状に形成されている。従って流入スリットの、流れ方向に見て整流部材の側に位置する、それぞれのスリット底は、中心長手軸の方向に外側へ向かって湾曲され、あるいは凸状に形成されている。代替的に、スリット底が内側へ傾斜して、特に球部分形状に形成され、円錐は流れ方向に細くなっている。それによって流入スリットを通る流れがスリット底の領域内で徐々に中心長手軸の方向へ方向変換される。それによってスリット底の領域における渦の形成が著しく減少されて、わずかな流れ抵抗と、整流部材の下流の、中心長手軸に対して実質的に平行に方向づけされた流れが得られる。
【0017】
本発明の展開において、フィルタは、フィルタキャップとフィルタ主要部分によって形成されており、フィルタキャップとフィルタ主要部分は、個別部品として形成されて、その後互いに取り外しできないように結合されている。
【0018】
このようにして、フィルタキャップとフィルタ主要部分の領域における、幾何学的に複雑な型の形成も、容易になる。フィルタキャップとフィルタ主要部分を取り外しできないように結合した後に、安定した、流れ技術的に好ましいフィルタユニットが提供される。
【0019】
本発明の展開において、フィルタキャップとフィルタ主要部分は、金属粉末射出成形によって形成されて、その後まとめて焼結されている。
【0020】
金属粉末射出成形によって、機械的な加工によっては実現できず、あるいは多大な手間をかけないと実現できなかった、幾何学的に複雑な型も実現される。それに数えられるのは、たとえばフィルタの流入スリットの端面の、中心長手軸に対して方向付けされた、凸状の形成である。通常、この種の流入スリットは、パイプ形状の構成部品にフライスまたは鋸刃を食い込ませることによって形成される。は、通常、端面は、外側へ向けて、凹状に形成され、それは流れ技術的に好ましくない。
【0021】
本発明の展開において、フィルタ主要部分は、整流部材を有している。
【0022】
このようにして、流れ的に好ましい、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分が実現される。この組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分を金属粉末射出成形によって形成する場合に、本発明に基づく芯のない整流部材と、フィルタの流入スリットの流れ的に好ましい形成が実現され、かつシリーズ製造の枠内で形成される。代替的に、整流部材を別体の流れ通路構成部分として形成することができ、あるいはノズルの他の構成部分にフィルタとして組み込むことができる。
【0023】
本発明の展開において、フィルタキャップは、径方向内側へ延びる突出部を備えた、一周するカラーを有しており、突出部が、フィルタ主要部分の対応する凹部内へ嵌入する。
【0024】
このようにして、フィルタキャップをフィルタ主要部分に極めて安定して取り付けることが実現され、その取付けがさらに、極めて流れ的に好ましい形成を許す。代替的に、フィルタ主要部分に、径方向内側へ、あるいは外側へ延びる突出部を備えた、一周するカラーを設けることができ、は、突出部は、フィルタキャップの対応する凹部内へ嵌入する。径方向に延びる突出部を備えた、一周するカラーがフィルタキャップに設けられているか、フィルタ主要部に設けられているかに関係なく、フィルタキャップとフィルタ主要部分を、極めて安定して、かつ流れ的に好ましく形成する、本発明に基づく利点は、実現される。
【0025】
本発明の展開において、フィルタ主要部分はその、フィルタキャップに隣接する端部に、中心長手軸に対して平行に延びるウェブを有しており、そのウェブの間に凹部が形成される。好ましくはフィルタ主要部分のウェブの間に、流入スリットが形成されている。
【0026】
従ってフィルタ主要部分は、その周面にわたって分配された、流れ上流方向に延びる複数のフィンガーまたはウェブを有しており、それらの間に流入スリットが形成されている。これらウェブの端部は、フィルタキャップによって収容されて、固定される。それによって、フィルタ主要部分とフィルタキャップを取り外しできないように結合した後に、安定した構成部品が得られる。特に好ましくは、フィルタキャップとフィルタ主要部分は、金属粉末射出成形によって形成され、その後一緒に焼結されている。
【0027】
本発明の基礎となる問題は、スプレイノズル、特に鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすための高圧ノズルを形成する方法によっても解決され、以下のステップが設けられている:
金属粉末の混合*
得られた混合物を型内へ噴射、
化学的および/または熱的プロセスによって、結合剤を除去、かつ
結合剤の除去後に得られた前製品を焼結。
【0028】
この種の金属粉末射出成形方法によって、従来の機械的な加工によっては形成できなかった、あるいは多大な手間なしでは形成できなかった、極めて複雑な幾何学配置の型も実現される。射出成形機械の使用は、大量生産で比較的安価な、たとえばろう原型鋳造に比較して安価な、形成を許す。驚くべきことに、金属粉末射出成形によって得られる構成部品は、鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすための高圧ノズルにおける数100バールの著しい駆動圧力に耐えるために、十分にしっかりしていることが、明らかになった。もともと高い駆動圧力を超えて、掻き落しノズルへ供給するためのパイプ導管内に、駆動圧力の数倍になる圧力衝撃が生じることがあり得る。金属粉末射出成形によって、焼結構成部品が実現され、まず、焼結構成部品はどちらかというと脆い特性を有し、従って、掻き落しノズルの駆動時に発生するような、極端な圧力ピークを有する負荷には適していないことが、予測される。しかし、実験は驚くべきことに、金属粉末射出成形によって得られる焼結部品は、それに応じた設計がなされる場合には、これらの負荷に耐えることができ、さらに、高圧ノズルの流れ最適化のための新しい可能性を提供することを、明らかにした。
【0029】
本発明の展開において、前製品として存在する個別部品が、結合剤の除去後に組み合わされて、その後、組み合わされた前製品が焼結される。
【0030】
このようにして、構成部品を一体的に、たとえばフィルタキャップを含めた、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分を、形成することができる。というのは、焼結後に、つなぎ合わされた前製品は互いに取り外しできないように結合されているからである。それによって、高圧ノズルを同時に安定的かつ流れ的に好ましいように形成するための、さらに他の可能性が得られる。結合剤の除去後に、比較的脆い構造を有する前製品が存在する。というのは、金属粉末は結合剤の除去後に多孔の構造を有するからである。焼結の間に初めて、前製品が圧縮されて、その後は機械的に高い負荷をかけることができる。
【0031】
本発明の展開において、金属粉末は、少なくとも部分的に砲金粉末を含んでいる。
【0032】
驚くべきことに、砲金部品も、金属粉末射出成形で形成できることが明らかにされた。これは特に、高圧掻取りノズルの口片を形成するために、効果的である。それによって、口片領域において、そして特に流出チャンバと流出開口部の領域において、機械的な加工によっては実現できなかった、あるいは支持し得る手間では実現できなかった、複雑な幾何学配置の型も実現される。砲金粉末からなる前製品の焼結後に、高圧掻取りノズルの口片としての使用に特に適しており、かつ特に長い寿命を有する、砲金構成部品が得られる。
【0033】
本発明の展開において、高圧ノズルは、少なくとも、組み合わされたフィルタおよび整流部材構成部分内のフィルタと整流部材を有しており、その構成部分は少なくとも2つの個別部品からまとめられており、個別部品が一緒に焼結することによって互いに取り外しできないように結合される。
【0034】
本発明の他の特徴と利点が、請求項および本発明の好ましい実施形態についての以下の説明から明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0035】
図1の切断した斜視図は、鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き取るための本発明に基づく高圧ノズル10を示している。高圧ノズル10は、パイプ形状の接続ニップル12内に組み込まれており、このパイプ形状の接続ニップル12内にキャップナット14によって固定されている。高圧ノズル10自体は、組み合わされたフィルタおよび整流部材構成部分16を有しており、それがノズルハウジング18内へ螺合されている。ノズルハウジング18内には、さらに口片20が挿入されており、その口片は下流に位置するその端部において流出開口部22を定める。パイプ形状の接続ニップル12は、図示されていないノズル支持部材と結合されており、その中へ高圧ノズル12のフィルタ24が突出している。フィルタ24を通して高圧ノズル10内へ流入する液体は、整流部材26を介して流れて、最終的に口片20へ達し、流出開口部22からフラットビームの形式で流出する。口片20は、一周する金属半田継目28によってノズルハウジング18に対して密閉されている。
【0036】
図1から明らかなように、整流部材26は、高圧ノズル10の中心長手軸30を直接包囲する流れ通路を残している。従って整流部材26の領域内に、どんな組込み部材もない、中心長手軸30を直接包囲する流れ通路が存在している。整流部材26は、中心長手軸30の方向へ径方向に延びる複数の流れ案内面を有しており、それら流れ案内面は平坦に形成されており、かつ中心長手軸30に対して平行に方向付けされている。整流部材26によって、フィルタ24内へ流入する液体が、中心長手軸30に対して平行に方向付けされる。後述するように、かつ図1においても明らかなように、整流部材26の複数の流れ案内面は、整流部材の外周面にだけ固定されており、中心長手軸30を包囲する流れ通路の方向へ自由に突出している。
【0037】
図2の断面図において、整流部材26の、互いに対向する2つの流れ案内面が見られ、切断平面がその流れ案内面を通っている。整流部材26の上流に、フィルタ24が配置されており、そのフィルタは、中心長手軸30に対して径方向に延びる切込みスリットを備えた円筒状のパイプ部分によって形成されており、球部分形状のフィルタキャップを有している。
【0038】
整流部材26の下流に、くさび形状に細くなる部分32が連続しており、その部分が一定の直径を有する円筒状の部分34へ移行している。細くなる部分32は、整流部材26よりも短く形成されており、整流部材26の長さの約1/3から1/2を有している。それに対して細くなる部分32の下流の一定の断面を有する部分34は、整流部材26よりもずっと長く、細くなる部分32よりもずっと長い。図示の実施形態において、一定の断面を有する部分34は、整流部材26の約3倍の長さであって、細くなる部分32の約7倍の長さを有している。整流部材26、細くなる部分32および一定の断面を有する部分34の長さをこのように定めることによって、流出するフラットビーム36の正確な成形を支援する流れ状況が生じることが、明らかにされた。一定の直径を有する部分35の下流に、口片20内の流出チャンバ38が連続している。流出チャンバ38は、くさび形状に細くなっており、流出開口部で終わっている。流出チャンバ38の長さは、整流部材26の長さの約半分の大きさであり、一定の断面を有する部分34の長さよりもずっと短い。流出チャンバ38の長さは、大体において、整流部材26のすぐ下流の細くなる部分32の規模にある。
【0039】
従って、本発明に基づく高圧ノズルにおいて、流れのために提供される自由な流れ通路は、比較的短いルートで、2段階に、すなわち一度は整流部材26のすぐ下流の細くなる部分によって、そしてその後同様に比較的短いルートにおいて細くなる流出チャンバ38によって、細くなっている。短いルート上で流れ通路をこのように2段階でそれぞれ比較的激しく絞ることは、大きい距離にわたって極めて少しずつ細くすることに比較して、流れ技術的に好ましいことが、明らかにされた。特に、提供される自由な断面が部分32によって短いルート上で比較的強く絞られるが、一定の断面を有する長い部分34の推移において流れが再び沈静化することができ、それによってその後極めて均一に流出チャンバ38内へ流入することができる。
【0040】
最大の自由な流れ断面は、フィルタ24の領域内に存在し、細長いフィルタスリットとフィルタキャップ内の他のフィルタスリットの自由な横断面の合計によって定められる。すでに著しく減少されている流れ断面は、整流部材26の領域内に存在し、そこでは自由な流れ断面は、通路全体の横断面から星状に配置された流れ案内面の端面を引いたものから得られる。フィルタ24の自由な流れ横断面積に対する整流部材26における自由な流れ横断面積の比は、好ましくは1:6あるいはそれより大きい。
【0041】
流れ断面をさらに狭めることは、整流部材26の後方で、口片12の前まで一定の断面で案内される通路27の横断面上で行われる。整流部材26における自由な流れ横断面積に対する通路27内の自由な流れ横断面積の比は、1:1.23またはそれより大きい。
【0042】
フィルタ24の自由な流れ横断面積に対する通路27内の自由な横断面積の比は、好ましくは1:7.44またはそれより大きい。
【0043】
通路27内の自由な流れ横断面積は、たとえば95mm2、整流部材26内の自由な流れ横断面積は、たとえば117mm2、フィルタ24における自由な流れ横断面積は、たとえば707mm2である。
【0044】
口片12の上流側に位置する端部において、ノズルハウジング14の内壁と口片12のリング状の端面との間に、金属半田継目28が設けられており、それが口片12をノズルハウジング14に対して密閉する。
【0045】
図3の断面図は、図1の高圧ノズル10の組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分16を示している。構成部分16は、互いに取り外しできないように結合された、全部で3つの個別部品から、すなわちフィルタキャップ40、整流部材26も有する、フィルタ主要部分42および案内部分44からなり、その案内部分は、整流部材26の下流の細くなる部分32と一定の断面を有する部分34とを有している。案内部材44は、その下流側に位置する端部に、外ねじ46を有しており、その外ねじによって案内部材44がノズルハウジング18内へ螺合される。
【0046】
フィルタキャップ40は、球部分の形状で形成されており、中心長手軸30に対して平行に延びる流入開口部48を有している。流入開口部48は、キャップ40上に星状に配置されている。フィルタ主要部分42は、中心長手軸3に対して平行に延びる複数のウェブ50を有しており、それらウェブはフィルタ主要部分の周面の回りに互いに均一に隔たって配置されている。ウェブ50の間には流入スリットが残り、その流入スリットを通して液体がフィルタ24内へ流入することができる。
【0047】
図3を用いて良く理解できるように、流入スリットの下流側に位置する端面52は角を丸くして形成されており、中心長手軸30の方向に見て凸状に湾曲されている。それによって流入スリットを通して流入する液体は、流入スリットの下流側に位置する端面の領域内で、徐々に中心長手軸30の方向へ方向変換される。それによって、端面52の領域における渦の形成が小さく抑えられ、均一な流れにおいてわずかな流れ抵抗を得ることができる。
【0048】
さらに、図3から良く理解できるように、整流部材26の、中心長手軸30の方向へ径方向に延びる平坦な流れ案内面54は、中心長手軸を直接包囲する流れ通路56を、組込み部品なしで、残している。
【0049】
フィルタキャップ40、整流部材26を有するフィルタ主要部分42および案内部材44は、金属粉末射出成形を用いて個別部品として形成されて、その後、熱可塑性の結合剤を除去した後に、個々の前製品として組み合わされて、その後焼結される。焼結後に、フィルタキャップ40、フィルタ主要部分42および案内部分44が互いに取り外しできないように結合されて、高い負荷をかけることができる、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部品16を形成する。金属粉末射出成形による形成を、以下でさらに詳細に説明する。
【0050】
図4の表示は、図3のフィルタ主要部分42を斜視図で示している。破線で示唆されているのは、それ自体見えない個別ユニット、すなわち径方向に方向づけされた流れ案内面54とそれ自体覆われている、ウェブ50の間の流入スリットである。ウェブ50は、その上流側に位置する端部において減少された厚みで形成されているので、各ウェブ50は、段部58を有しており、その段部が、図5の側面図でもわかるように、フィルタキャップ40をかぶせる場合のストッパとして用いられる。
【0051】
図5の矢印VI方向に見た、図6の表示は、整流部材の、中心長手軸の方向へ径方向に延びる流れ案内部材54を示しており、その流れ案内部材は中心長手軸30の回りに流れ通路56を残している。すでに説明したように、流れ案内面54はその径方向外側に位置する端部においてだけ、フィルタ主要部分42の内壁と結合されており、中心長手軸の方向へ自由に突出している。図6の表示を用いてよく理解できるように、流れ案内面54は比較的等しい大きさの横断面を解放しており、極めて良好な方向付け作用にもかかわらず、わずかな流れ抵抗しかもたらさない。流れ案内面54の、流れ内へ突出するすべてのエッジは、角を丸くして形成されている。
【0052】
図7の表示は、図5の矢印VIIの方向にフィルタ主要部分42を示している。それぞれ段部58を有するウェブ50の自由端部が、よく見える。ウェブ50は、間に流入スリットを残しており、その流入スリットが中心長手軸の方向へ径方向に延びており、かつその流入スリットを通して液体がフィルタ主要部分42の内部へ流入することができる。ウェブ50の間のスリットの数は、流れ案内面の数よりも多い。図示されている実施形態において、全体として8個の流れ案内面54と、14個の流入スリットが設けられており、それらは、フィルタ主要部分42の周面にわたって均一に分配されている。
【0053】
図5の切断平面VIII−VIIIにおける図8内のフィルタ主要部分42の断面表示は、フィルタ24のウェブ50の間の流入スリットの端面52が角を丸くして形成されていることを示している。
【0054】
流入スリットの端面52は、湾曲して形成されており、特に、図10の切断平面XI−XIにおける図11の断面図から明らかなように、中心長手軸30の方向に見て凸状に形成されている。さらに、端面52と、流入スリットを画成する、ウェブ50の側方の境界との間の移行部は、特に図9の拡大された詳細表示から良く理解されるように、角を丸くして形成されている。それによって流入スリットを通して流入する液体は、わずかに渦を形成しながら、そしてそれによってわずかな流れ損失で、中心長手軸30の方向に方向変換される。図11および図6と7からも明らかなように、整流部材26の流れ案内面54の自由エッジも、同様に角を丸くされている。
【0055】
図12の表示は、フィルタキャップ40を側面で示している。フィルタキャップ40は、実質的に球部分形状で形成されており、中心長手軸30の回りに星状に配置された流入開口部48を有しており、その流入開口部は中心長手軸30に対して平行に延びている。流入開口部48を通して液体がフィルタの内部へ流入することができ、流入によってすでに中心長手軸30に対してほぼ平行に方向づけされる。フィルタキャップ40は、フィルタ主要部分42上にフィルタキャップ40を正しい角度で取り付けることを容易にする、インデックススリット60を有している。
【0056】
図13の表示は、図12の矢印XIIIに沿ってフィルタキャップ40を示している。図から明らかなように、フィルタキャップ40は、中心長手軸30の方向へ径方向に延びる複数の突出部64を備えた、一周するカラー62を有している。突出部64の間に、それぞれ凹部66が形成されており、それら凹部は、フィルタ主要部分42のウェブ50の端部を収容するために設けられている。ウェブ50の厚みは、フィルタキャップ40の材厚とそれに伴ってカラー62の厚みを加えた突出部64の径方向の寸法、従ってフィルタキャップ40の外壁から突出部64の領域におけるその内壁までの長さに相当する。すでに図5を用いて説明したように、ウェブ50の自由端部は、その厚みを減少されている。従ってフィルタキャップ40を取り付ける場合に、自由端部59が凹部66内へ嵌入し、かつ自由端部59は凹部66の寸法に、キャップ40を取り付けた状態においてウェブ50の内壁がフィルタキャップ40の内壁と整合して延びるように、合わせられている。フィルタキャップ40は、一周するカラー62の下端縁がフィルタ主要部分42の段部58に添接するまでの深さで、かぶせられる。ウェブ50の材料厚は、フィルタキャップ40の材厚に相当するので、フィルタ主要部分42上にフィルタキャップ40をかぶせた後に、ウェブ50の外壁とフィルタキャップ40の外壁も、ウェブ50の内壁とフィルタキャップ40の内壁も、互いに対して整合して方向づけされている。これは、組み立てられた、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分16の図3の断面図からも理解される。それによって、フィルタキャップ40とフィルタ主要部分42をただ嵌め合わせた状態においてすでに、フィルタキャップ40とフィルタ主要部分42の間には極めて狭い継目しか存在しない。
【0057】
好ましくは、フィルタキャップ40もフィルタ主要部分42も金属粉末射出成形によって形成され、結合剤を除去した後に、継ぎ合せた状態で焼結される。焼結後に、フィルタキャップ40とフィルタ主要部分42は取り外すことができず、かつ継ぎ合せた後にまだ存在する狭い継目も、充填されるので、焼結後は、一体的かつ実質的に継目なしの構成部品が得られる。
【0058】
図14は、図13の切断平面XIV−XIVにおける断面図であり、図15は図13の切断平面XV−XVにおける断面図である。図14と15から明らかなように、フィルタキャップ40の材厚は、カラー62からその頂点の、従ってフィルタキャップ40の壁と中心長手軸30の交点の、方向に、徐々に減少している。このように形成することによって、中心長手軸30に対して平行に、流入スリット48の長さをできるだけ短く抑えることができ、それがわずかな流れ抵抗を支援し、同時にフィルタキャップ40を極めて安定して形成することができるので、フィルタキャップは、本発明に基づく高圧ノズルの駆動中の強い圧力衝撃にも耐える。
【0059】
図16のフローチャートを用いて、金属粉末射出成形によって高圧ノズルを形成する、本発明に基づく方法を説明する。
【0060】
第1のステップ70において、金属粉末が熱可塑性の結合剤と混合される。金属粉末として、たとえば、砲金粉末を使用することができる。このようにして得られた混合物は、「原料」とも称される。
【0061】
第2のステップ72において、このようにして得られた混合物が、その後射出成形によって型に注入される。実質的に従来の射出成形機械を使用することができる。というのは、混合物は、熱可塑性のプラスチック結合剤によってプラスチック状の特性を有しており、射出成形に適しているからである。射出成形後に得られる中間製品は、グリーンコンポーネントと称される。
【0062】
それに続くステップ74は、結合剤除去と称され、このステップ74の推移において適切なプロセスによって熱可塑性のプラスチック結合剤が前製品から除去される。これは、たとえば、熱的プロセスでも、化学的プロセスでもよい。結合剤除去後に、比較的もろい構造の前製品が存在し、その前製品の中で個々の金属粉末粒子間に間隙が存在し、それは元は熱可塑性のプラスチック結合剤によって充填されていたものである。結合剤除去後に得られる中間製品は、ブラウンコンポーネントと称される。
【0063】
結合剤除去後に、ステップ76において、個別部材をまとめることができる。すでに説明したように、フィルタキャップ40、整流部材26を有するフィルタ主要部分42および案内部分44が、金属粉末射出成形によって別々に形成されて、結合剤除去後にまとめられる。案内部分44は、従来の回転部分として形成して、その後、結合剤除去された前製品と、従ってフィルタキャップ40およびフィルタ主要部分42と、一緒にすることができる。
【0064】
前製品のまとめられた状態において、ステップ78で前製品が焼結される。焼結は、熱処理プロセスによって行われる。焼結後に、生じた最終製品の材料特性は、中実の材料の材料特性と比較し得る。まとめられた個別部品、特にフィルタキャップ40、フィルタ主要部分42および案内部分44は、焼結のステップ78によって互いに取り外しできないように結合され、場合によっては存在する、これら個別部品の間の分離継目は消滅する。それによって、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分16の外壁と内壁は、滑らかな面で、感じられる分離継目なしで、延びている。これが、小さい流れ抵抗を支援する。
【0065】
最後のステップ80において、焼結でまとめられた構成部分、従って組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分16は、さらに後加工または表面処理することができる。たとえば、流れ抵抗をさらに減少させるために、接近できる表面を条痕研磨することができる。
【0066】
金属粉末射出成形によって形成された、組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分16は、流れ的に好ましく、同時に極めて硬く形成することができる。金属粉末射出成形の使用は、それによって従来の高圧ノズルの驚くべき改良を可能にする。
【図面の簡単な説明】
【0067】
【図1】本発明に基づく高圧ノズルの一部を切り開いて示す斜視図である。
【図2】図1の高圧ノズルを断面で示している。
【図3】図1の高圧ノズルの組み合わされた整流部材およびフィルタ構成部分を示す断面図である。
【図4】図3の構成部分の内蔵された整流部材のフィルタ主要部分を示す斜視図である。
【図5】図4のフィルタ主要部分の側面図である。
【図6】図5のフィルタ主要部分を矢印VI方向に示している。
【図7】図5のフィルタ主要部分を矢印VIIの方向に示している。
【図8】図5のフィルタ主要部分を切断平面VIII−VIIIで示している。
【図9】図8のフィルタ主要部分の詳細を拡大して示している。
【図10】図4のフィルタ主要部分の他の側面図である。
【図11】図10のフィルタ主要部分を切断平面XI−XIで示す断面図である。
【図12】図3の構成部分のフィルタキャップを示す側面図である。
【図13】図12のフィルタキャップを矢印XIIIの方向に示している。
【図14】図13の切断平面XIV−XIVにおける断面図である。
【図15】図13の切断平面XV−XVにおける断面図である。
【図16】本発明に基づく方法を説明する図式的な表示である。
【符号の説明】
【0068】
18 ノズルハウジング
20 口片
22 流出開口部
24 フィルタ
26 整流部材
30 中心長手軸
32 先細り部分
34 一定の断面を有する部分
38 流出チャンバ
40 フィルタキャップ
42 フィルタ主要部分
44 案内部材
48 流入開口部
50 ウェブ
52 端面
54 流れ案内面
58 段部
60 インデックススリット
62 カラー
64 突出部

【特許請求の範囲】
【請求項1】
流出開口部(22)へ至る流れ通路の内部に整流部材(26)を有する、特に鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすための、高圧ノズルにおいて、
整流部材(26)が、供給通路の中心長手軸(30)を直接包囲する領域内に、自由な流れ横断面を有している、ことを特徴とする高圧ノズル。
【請求項2】
整流部材(26)が、流れ案内面(54)を有しており、前記流れ案内面が供給通路の長手中心軸(30)に対して平行かつ長手中心軸(30)へ向かって延びている、ことを特徴とする請求項1に記載の高圧ノズル。
【請求項3】
流れ案内面(54)が、中心長手軸(30)の方向へ径方向に延びている、ことを特徴とする請求項1または2に記載の高圧ノズル。
【請求項4】
整流部材(26)が、高圧ノズルの流れ通路構成部分と一体的に形成されている、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の高圧ノズル。
【請求項5】
整流部材(26)の下流側に、供給通路の先細り(32)が設けられている、ことを特徴とする請求項1から4の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項6】
整流部材(26)の下流の先細り(32)に、一定の断面を有する部分(34)が連続しており、前記部分が先が細くなる流出チャンバ(38)へ移行している、ことを特徴とする請求項5に記載の高圧ノズル。
【請求項7】
整流部材(26)の上流に、フィルタ(24)が配置されており、前記フィルタが中心長手軸(30)に対して径方向に方向づけされた流入スリットを有している、ことを特徴とする、特に請求項1から6の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項8】
前記流入スリットが、中心長手軸(30)に対して平行に延びている、ことを特徴とする請求項7に記載の高圧ノズル。
【請求項9】
フィルタ(24)が、球部分形状のフィルタキャップ(40)を有しており、前記フィルタキャップが、中心長手軸(30)に対して平行に延びる流入開口部(48)を有している、ことを特徴とする請求項1から8の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項10】
流入スリットの、整流部材(26)の側に位置する端面(52)が、角を丸くして、あるいは斜め下方へ向かって案内するように形成されており、角を丸くした端面(52)が、中心長手軸(30)の方向に見て凸状に形成されている、ことを特徴とする請求項7および特に請求項8と9のいずれか1項に記載の高圧ノズル。
【請求項11】
フィルタ(24)が、フィルタキャップ(40)とフィルタ主要部分(42)によって形成されており、フィルタキャップ(40)とフィルタ主要部分(42)が個別部品として形成され、その後に互いに取り外しできないように結合されている、ことを特徴とする特に請求項1から10の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項12】
フィルタキャップ(40)とフィルタ主要部分(42)が、金属粉末射出成形によって形成されて、その後一緒に焼結されている、ことを特徴とする請求項11に記載の高圧ノズル。
【請求項13】
フィルタ主要部分(42)が、整流部材(26)を有している、ことを特徴とする請求項12に記載の高圧ノズル。
【請求項14】
フィルタキャップ(40)またはフィルタ主要部分(42)が、径方向に延びる突出部(64)を備えた、一周するカラー(62)を有しており、前記突出部が、フィルタ主要部分(42)またはフィルタキャップ(40)の対応する凹部内へ嵌入する、ことを特徴とする請求項1から13の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項15】
フィルタキャップ(40)が、径方向内側へ向かって延びる突出部(64)を備えた、一周するカラー(62)を有しており、前記突出部(64)が、フィルタ主要部分(42)の対応する凹部内へ嵌入する、ことを特徴とする請求項1から14の少なくとも1項に記載の高圧ノズル。
【請求項16】
フィルタ主要部分(42)がその、フィルタキャップ(40)に隣接する端部に、中心長手軸(30)に対して平行に延びるウェブ(50)を有しており、前記ウェブの間に凹部が形成されている、ことを特徴とする請求項15に記載の高圧ノズル。
【請求項17】
フィルタ主要部分(42)のウェブ(50)の間に、流入スリットが形成されている、ことを特徴とする請求項16に記載の高圧ノズル。
【請求項18】
スプレイノズル、特に鉄鋼製品の酸化皮膜を掻き落とすための高圧ノズルを、特に請求項1から17の少なくとも1項に従って形成する方法であって、
金属粉末にプラスチック結合剤を混合するステップと、
得られた混合物を型内へ射出するステップと、
化学的および/または熱的プロセスによって、結合剤を除去するステップと、
結合剤の除去後に得られた前製品を焼結するステップと、を含む、
ことを特徴とする方法。
【請求項19】
結合剤の除去後に前製品として存在する個別部品をつなぎ合わせて、つなぎ合わせた前製品を焼結する、ことを特徴とする請求項18に記載の方法。
【請求項20】
金属粉末が、少なくとも部分的に砲金粉末を含んでいる、ことを特徴とする請求項18または19に記載の方法。
【請求項21】
高圧ノズルが、少なくともフィルタ(24)と整流部材(26)を有しており、それらがフィルタおよび整流部材構成部分(16)を形成し、前記構成部分が少なくとも2つの個別部分からまとめられており、前記個別部分がまとめて焼結することによって互いに取り外しできないように結合されている、ことを特徴とする請求項18から20のいずれか1項に記載の方法。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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【図11】
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【図12】
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【図13】
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【図14】
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【図15】
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【図16】
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【公開番号】特開2008−285755(P2008−285755A)
【公開日】平成20年11月27日(2008.11.27)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−128749(P2008−128749)
【出願日】平成20年5月15日(2008.5.15)
【出願人】(500181832)レヒラー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング (5)
【Fターム(参考)】