Endbericht (4.5 MB) - NachhaltigWirtschaften.at

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Endbericht
Strahldüsen
Quelle: TU Cottbus - Mykrosystemtechnik, abgerufen am 17. Juni 2004
Strahldüsen spielen eine entscheidende Rolle für die Effizienz einer Strahlanlage. Je nach
Einsatzart verwendet man Düsendurchmesser von 0,1 mm bis zu einigen Zentimetern.
Entsprechend diesen Durchmessern variieren die Düsenlängen von etwa 10 mm bis zu
einigen Dezimetern. Neben Düsen mit kreisförmigem Querschnitt gibt es auch rechteckige
bzw. schlitzförmige Arten. Es werden nicht nur geradlinige, sondern auch um bis zu 90°
abgewinkelte Düsenarten für schwierig zu erreichende Stellen verwendet.
Die Strahlleistung ist primär abhängig von der Geschwindigkeit des Strahlmittels, welche das
Strahlmittel auf der kurzen Wegstrecke der im Innern der Strahldüse verlaufenden Bohrung
erlangt. Eine längere Düse führt zu höheren Austrittsgeschwindigkeiten der Strahlkörner bei
gleichem Arbeitsdruck. Versuche an Düsen mit gerader, zylindrischer Bohrung haben
gezeigt, dass die Strahlleistung bei einer Verdoppelung der Düsenlänge von 60 auf 120 mm
um 20 bis 25 % zunimmt. Eine andere Versuchsreihe ergab bei einer Verdreifachung der
Länge von 50 auf 150 mm eine Steigerung um 70 bis 80 % je nach Betriebsdruck.
Um die Geschwindigkeit bis zum Überschallbereich zu erhöhen, verwendet man sogenannte
Laval-Düsen, (.s Abbildung). Sie besitzen einen schlanken Einlaufkonus, der im Mittelteil in
einen kurzen zylindrischen Teil übergeht. Hier wird die höchste Strömungsgeschwindigkeit
erreicht. Der Düsenauslauf wird wiederum durch einen langen schlanken Konus gebildet. Die
Längen, die Durchmesser und die Übergänge zwischen den einzelnen Bereichen müssen
genau aufeinander abgestimmt sein, um die angestrebte Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit
bis zum Überschallbereich zu erzielen.
Längere Düsen führen aber auch zu einem erhöhten Abrieb an der Innenfläche der Düse.
Die mit hoher Geschwindigkeit an der Innenwandung der Bohrung scheuernden Strahlmittel-
Körner bewirken mit zunehmender Strahlzeit eine Vergrößerung des Innendurchmessers der
Düse. In besonderem Maße verursachen mineralische und synthetische Strahlmittel diese
Aufweitung, kugelige Media wie z.B. Stahlschrot lassen die Düse wesentlich weniger
verschleißen.
Abb. 49 Längsschnitt und Geschwindigkeits-
, Temperatur- und Druckverlauf der
Laval-Düse © TU Cottbus
a) Längsschnitt; b)
Geschwindigkeits- (w),
Temperatur- (T) und Druckverlauf
(p) über der Düsenlänge l.
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