WO2012168010A1

WO2012168010A1 - Vollstrahldüse

Info

Publication number: WO2012168010A1
Application number: PCT/EP2012/058154
Authority: WO
Inventors: Sebastian Rohacz; Matthias Schneider
Original assignee: Lechler GmbH
Current assignee: Lechler GmbH
Priority date: 2011-06-07
Filing date: 2012-05-03
Publication date: 2012-12-13
Anticipated expiration: 2013-12-07
Also published as: DE102011077072B3

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer und wenigstens einer Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer, wobei die Austrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer aufweist und wobei die Stirnfläche mit einer ungeraden Anzahl an taschenartigen Ausnehmungen versehen ist, die die Austrittsöffnung umgebend angeordnet sind und die in die Austrittsöffnung übergehen. Die Vollstrahldüse ist im Brandschutz einsetzbar und sorgt für ein zuverlässiges Auffächern des Strahls bei hoher Wurfweite.

Description

Beschreibung

Vollstrahldüse

Die Erfindung betrifft eine Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer und wenigstens einer Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer, wobei die Austrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer aufweist. Die Erfindung betrifft auch eine Brandschutzdüse mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Vollstrahldüse.

Üblicherweise werden bei der Konstruktion von Vollstrahldüsen sehr große Anstrengungen unternommen, um einen Vollstrahl zu erzeugen, der über eine möglichst große Distanz vollständig gebündelt bleibt und nicht aufreißt. Dadurch erreicht man bei großer Wurfweite eine, auf einen Punkt konzentrierte, große Strahlkraft. Bei Brandschutzanwendungen werden Vollstrahldüsen verwendet, um eine gute Wurfweite zu erzielen und damit einen Brandherd zu erreichen. Aufgrund der starken Bündelung von Vollstrahldüsen können diese jedoch gerade bei Brandschutzanwendungen nicht immer alle Anforderungen zufriedenstellend erfüllen.

Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vollstrahldüse bereitgestellt werden. Erfindungsgemäß ist hierzu eine Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer und wenigstens einer Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer vorgesehen, wobei die Austrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer aufweist, bei der die Stirnfläche mit wenigstens drei taschenartigen Ausnehmungen versehen ist, die die Austrittsöffnung umgebend angeordnet sind und die in die Austrittsöffnung übergehen.

Durch diese Maßnahmen ermöglicht es die erfindungsgemäße Vollstrahldüse, einen aufgerissenen Vollstrahl zu erzeugen, der in Strömungsrichtung gesehen vergleichsweise schnell aufreißt, d.h. fein zerstäubt, und dabei aber trotzdem noch eine gute Wurfweite realisiert. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Brandschutzanwendungen eine vergleichsweise hohe Durchdringungskraft realisiert werden, um beispielsweise dichten Rauch, der einen Brandherd umgibt, zuverlässig durchdringen zu können. Gleichzeitig sorgt der aufgerissene Vollstrahl für eine möglichst rasche Kühlung des Brandherds. Überraschenderweise kann ein aufgerissener Vollstrahl mit guter Wurfweite durch das Vorsehen von mehreren, insbesondere einer ungeraden Anzahl, taschenartigen Ausnehmungen erzielt werden. Das Vorsehen einer ungeraden Anzahl, insbesondere drei, von Ausnehmungen sorgt dafür, dass der Vollstrahl eine annähernd runde Querschnittsform beibehält und beispielsweise nicht in Form eines Flachstrahls auffächert. Die erfindungsgemäß vorgesehenen taschenartigen Ausnehmungen sorgen dafür, dass im Bereich der Austrittsöffnung Bereiche mit jeweils unterschiedlichen Drücken vorliegen. Speziell liegen Bereiche vor, in denen der statische Flüssigkeitsdruck überwiegt und Bereiche, in denen der dynamische Flüssigkeitsdruck überwiegt. Durch diese unterschiedlichen Bereiche reißt der Strahl nach Verlassen der Düse, also stromabwärts der Austrittsöffnung, zuverlässig auf. Dennoch weist auch der aufgerissene Strahl noch eine gute Wurfweite und damit eine zufriedenstellende Durchdringungskraft oder einen zufriedenstellenden Impuls auf. In Strömungsrichtung gesehen können sich die Austrittsöffnungen um ein flexibles Maß erstrecken, um den Sprühwinkel oder Austrittswinkel des aufgerissenen Vollstrahls einstellen zu können. Die Ausnehmungen müssen in Umfangsrichtung nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Ein Grund der Ausnehmungen kann unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise abgerundet, kegelförmig oder auch eben. Es kann vorteilhafterweise eine ungerade Anzahl an Ausnehmungen vorgesehen sein.

In Weiterbildung der Erfindung erstrecken sich die taschenförmigen Ausnehmungen in Strömungsrichtung und parallel zur Mittellängsachse der Düse gesehen lediglich über einen Abschnitt der Länge der Austrittsöffnung.

Auf diese Weise kann die Umfangswandung der Austrittsöffnung den austretenden Strahl formen, so dass ein Vollstrahl ausgegeben wird, der erst nach Verlassen der Düse und damit stromabwärts der Austrittsöffnung aufreißt.

Vorteilhafterweise erstrecken sich die Ausnehmungen etwa bis zur Hälfte der Länge der Austrittsöffnung.

Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Aufreißen des Vollstrahles bei noch guter Wurfweite und Durchdringungskraft realisiert werden.

In Weiterbildung der Erfindung sind die taschenförmigen Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung gesehen gleichmäßig voneinander beabstandet.

Durch diese Maßnahmen kann ein in Umfangsrichtung des ausgegebenen Strahls gesehen gleichmäßiges Aufreißen des Vollstrahles erreicht werden, so dass der ausgegebene, aufgerissene Vollstrahl einen annähernd kreisförmigen Querschnitt beibehält.

In Weiterbildung der Erfindung sind am Umfang der Austrittsöffnung die taschenformigen Ausnehmungen durch Abschnitte der Umfangswan- dung der Austrittsöffnung voneinander beabstandet.

Auf diese Weise kann eine gute Wurfweite und Durchdringungskraft des Vollstrahles erzielt werden, da die Umfangswandung der Austrittsöffnung den austretenden Strahl über Abschnitte ihres Umfangs auf der ganzen Länge der Austrittsöffnung formen kann. Dennoch sorgen die taschenformigen Ausnehmungen für ein zuverlässiges Aufreißen des Vollstrahles stromabwärts der Austrittsöffnung. Indem die taschenformigen Ausnehmungen durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung voneinander beabstandet sind, wird die Ausbildung von Bereichen, in denen der statische Flüssigkeitsdruck überwiegt und Bereiche, in denen der dynamische Flüssigkeitsdruck überwiegt, begünstigt.

In Weiterbildung der Erfindung weisen die taschenformigen Ausnehmungen einen abgerundeten Grund auf.

Auch auf diese Weise lassen sich die Eigenschaften des ausgegebenen, aufgerissenen Vollstrahls beeinflussen.

In Weiterbildung der Erfindung ist eine ungerade Anzahl an taschenformigen Ausnehmungen, die Austrittsöffnung umgebend, angeordnet.

Durch Vorsehen von wenigstens drei taschenformigen Ausnehmungen und einer ungeraden Anzahl an Ausnehmungen, die die Austrittsöffnung umgeben, lässt sich ein über den Umfang der Austrittsöffnung gesehen gleichmäßiges Aufreißen des Vollstrahls realisieren. Besonders vorteil- haft hat sich das Vorsehen von drei oder fünf die Austrittsöffnung umgebenden Ausnehmungen erwiesen.

In Weiterbildung der Erfindung sind in der Stirnfläche der Austrittskammer wenigstens zwei Austrittsöffnungen angeordnet, die jeweils von taschenartigen und in die Austrittsöffnung übergehenden Ausnehmungen umgeben sind.

Auf diese Weise kann die von der Vollstrahldüse ausgegebene Flüssigkeitsmenge erhöht werden. Jede der Austrittsöffnungen gibt einen aufgerissenen Vollstrahl aus, wobei sich die Vollstrahlen dann stromabwärts der Austrittsöffnungen zu einem gemeinsamen aufgerissenen Strahl mit guter Wurfweite und Durchdringungskraft vereinigen können.

In Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Austrittsöffnung in einer Scheibe vorgesehen, die in einen Düsenkörper zur Bildung einer Austrittskammer eingesetzt ist.

Auf diese Weise wird eine besonders vorteilhafte Konstruktion erreicht. Beispielsweise kann die Scheibe aus besonders verschleißfestem Material, beispielsweise Hartmetall oder Keramik, hergestellt sein. Auch kann die Scheibe einfacher als beispielsweise ein Düsengehäuse bearbeitet werden, da beide Seiten der Scheibe gut zugänglich sind. Gegenüber der Bearbeitung eines Düsengehäuses steht dadurch mehr Platz für die Anordnung von Bearbeitungswerkzeugen zur Verfügung. Nach Fertigstellung der Scheibe kann diese dann in einfacher Weise in eine passende Bohrung eines Düsengehäuses eingesetzt werden, beispielsweise eingepresst werden.

Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch eine Brandschutzdüse mit einem Düsengehäuse gelöst, bei der wenigstens eine Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist.

Beispielsweise können bei einer Brandschutzdüse die erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen mit anderen Düsen kombiniert werden, die eine verschiedene Strahlcharakteristik aufweisen. Die erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen sorgen für einen aufgerissenen Vollstrahl mit noch guter Wurfweite. Als weitere Düsen können an der Brandschutzdüse dann beispielsweise konventionelle Vollstrahldüsen vorgesehen werden, die eine noch deutlich höhere Durchdringungskraft aufweisen und/oder sogenannte Nebeldüsen, die für die Erzeugung eines Löschflüssigkeitsne- bels sorgen, mit der einem Brandherd rasch viel Wärme entzogen werden kann.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der Fig. 1 ,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der Fig. 2,

Fig. 4 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A aus Fig. 2, 5 eine perspektivische Darstellung einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,

6 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der Fig . 5,

7 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 6,

8 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,

9 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der Fig. 8,

10 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der Fig. 9,

1 1 eine Ansicht der Schnittebene C-C in Fig. 9,

12 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform,

Fig. 13 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der Fig. 12,

Fig. 14 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der Fig. 13,

Fig. 15 eine Ansicht der Schnittebene J-J in Fig. 13,

Fig. 16 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 17 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der Fig. 16,

Fig. 18 eine Ansicht auf die Schnittebene D-D in Fig. 17, Fig. 19 eine Draufsicht auf die Scheibe mit der Austrittsöffnung der Vollstrahldüse der Fig. 16,

Fig. 20 eine Ansicht auf die Schnittebene E-E in Fig. 19,

Fig. 21 eine perspektivische Ansicht der gemäß Fig. 20 geschnittenen

Scheibe,

Fig. 22 eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 23 eine Ansicht auf die Schnittebene F-F in Fig. 22,

Fig. 24 eine perspektivische Ansicht der gemäß Fig. 23 geschnittenen

Scheibe,

Fig. 25 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 26 eine Ansicht auf die Schnittebene G-G in Fig. 25,

Fig. 27 eine perspektivische Ansicht der gemäß Fig. 26 geschnittenen

Scheibe,

Fig. 28 eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 29 eine Ansicht auf die Schnittebene H-H in Fig. 28,

Fig. 30 eine perspektivische Ansicht der gemäß Fig. 29 geschnittenen

Scheibe,

Fig. 31 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, Fig. 32 eine Ansicht auf die Schnittebene l-l in Fig. 31 ,

Fig. 33 eine perspektivische Ansicht der gemäß Fig. 32 geschnittenen

Scheibe,

Fig. 34 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Brandschutzdüse, Fig. 35 eine Ansicht der Brandschutzdüse der Fig. 34 von unten, Fig. 36 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in Fig. 34, Fig. 37 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in Fig. 36 und Fig. 38 die vergrößerte Einzelheit X in Fig. 36.

Die Darstellung der Fig. 1 zeigt perspektivisch eine teilweise aufgeschnittene erfindungsgemäße Vollstrahldüse 10. Die Vollstrahldüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das mit einem lediglich schematisch angedeuteten Außengewinde 14 und einem Sechskant 16 versehen ist. Das Düsengehäuse 12 ist allgemein buchsenförmig ausgebildet und kann beispielsweise in eine passende Gewindebohrung eingeschraubt werden. Zu versprühendes Fluid tritt in eine zylindrische Austrittskammer 18 der Vollstrahldüse 10 ein und tritt dann wieder durch eine Austrittsöffnung 20 aus, die in einer Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 vorgesehen ist. Die Stirnfläche 22 ist eben ausgebildet, so dass die Austrittskammer 18 durch eine Sacklochbohrung mit ebenem Grund in dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Die Austrittsöffnung 20 ist, siehe auch Fig. 3, von insgesamt drei taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 umgeben, die ebenfalls in der Stirnfläche 22 angeordnet sind. Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, sind die taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung 20 gleichmäßig voneinander beabstandet, bei der dargestellten Ausführungsform um jeweils 120°. Die taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 gehen auf ihrer radial innen liegenden Seite in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 über. Zwischen den taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sind aber je- weils noch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 vorhanden. Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sind dadurch voneinander getrennt und gehen nicht ineinander über.

Anhand der Darstellungen der Fig. 1 und der Fig. 4 ist zu erkennen, dass die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils einen abgerundeten Grund aufweisen. Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 entstehen beispielsweise durch Eintauchen eines Kugelkopffräsers in die Stirnfläche 22 des Gehäuses 12. Wie Fig. 4 zu entnehmen ist, erstrecken sich die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in Strömungsrichtung parallel zu einer Mittellängsachse 30 der Vollstrahldüse 10 gesehen lediglich etwa bis zur Hälfte der Länge der kreiszylindrischen Austrittsöffnung 20. Stromabwärts der Stelle, wo die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in die Umfangswandung der Austrittsoffnung 20 übergehen, bleibt also noch ein Bereich mit der zylindrischen Umfangswand der Austrittsöffnung 20 stehen, um den austretenden Strahl zu formen.

Von der in Fig. 4 unteren Seite des Düsengehäuses 12 aus ist eine ke- gelstumpfförmige Einsenkung 32 in das Düsengehäuse 12 konzentrisch zur Austrittsöffnung 20 eingebracht. Mittels der Einsenkung 32 kann die Länge der Austrittsöffnung 20 parallel zur Mittellängsachse 30 und damit ein Durchmesser/ Längenverhältnis eingestellt werden.

Sobald zu versprühendes Fluid die Austrittskammer 18 füllt, bilden sich beim Ausströmen des Fluids durch die Austrittsöffnung 20 im Bereich der Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 Bereiche um die Austrittsoffnung 20 aus, in denen überwiegend statischer Druck herrscht oder in denen überwiegend dynamischer Druck herrscht. Durch diese Bereiche mit entweder überwiegend statischem oder überwiegend dynamischem Druck reißt der ausgegebene Vollstrahl nach Verlassen der Düse 10 und somit stromabwärts der Austrittsöffnung 20 auf. Die erfindungsgemäße Vollstrahldüse 10 kann mit einem Fluiddruck von etwa 1 bar betrieben werden, wobei selbstverständlich auch höhere Drücke verwendet werden können. Generell führt ein höherer Fluiddruck zu einer besseren Zerstäubung.

Die taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 liegen radial außerhalb der Austrittsöffnung 20 und werden daher auch als radiale Pullen bezeichnet. Durch Einbringen der kegelstumpfformigen Vertiefung 32 kann eine Länge der Austrittsöffnung 20 und somit ein Durchmesser/Längenverhältnis der Austrittsöffnung 20 eingestellt werden, wodurch der ausgegebene Vollstrahl und speziell das Aufreißen des ausgegebenen Vollstrahls beeinflusst werden kann.

Die Darstellung der Fig. 5 zeigt eine Vollstrahldüse 40 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zur Vollstrahldüse 10 der Fig. 1 weist die Austrittskammer 18 eine halbkugelförmige Stirnfläche 22 auf, in die die taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 eingebracht sind. Da die taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 durch Eintauchen eines Kugelfräsers parallel zur Mittellängsachse 30 in die Stirnfläche 22 ausgebildet werden, weisen die Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils einen zylindrischen Abschnitt 42 und einen etwa halbkugelförmigen Abschnitt 44 auf. Im Übrigen ist die Anordnung der taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 aber identisch zu der bereits anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebenen Anordnung der taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28. In den Darstellungen der Fig. 5 bis 7 ist die dritte, taschenförmige Ausnehmung 28 nicht zu erkennen, die aber in gleicher Weise wie die Ausnehmungen 24, 26 ausgebildet ist.

Die Darstellung der Fig. 8 zeigt eine erfindungsgemäße Vollstrahldüse 50 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Vollstrahldüse 50 unterscheidet sich von der Vollstrahldüse 10 der Fig. 1 durch die Anzahl und Größe der die Austrittsöffnung 20 radial umgebenden taschenförmigen Ausnehmungen. Bei der Düse 50 sind insgesamt fünf taschenförmige Ausnehmungen 52, 54, 56, 58, 60 vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung 20 gleichmäßig um einen Winkel von jeweils 72° voneinander beabstandet sind. Auch in radialer Richtung sind die Ausnehmungen 52 bis 60 gleich weit vom Mittelpunkt der Austrittsöffnung 20 beabstandet und so angeordnet, dass die Ausnehmungen 52 bis 60 jeweils etwa an der Stelle ihres maximalen Durchmessers auf die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 treffen. Zwischen den Ausnehmungen 52 bis 60 sind jeweils noch Bereiche der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 vorhanden, so dass die Ausnehmungen 52 bis 60 also nicht ineinander übergehen, sondern durch Abschnitte der Umfangswand der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt sind. Durch Vorsehen von fünf Ausnehmungen 52 bis 60 anstelle von nur drei Ausnehmungen kann ein besonders gleichmäßiges Aufreißen des ausgegebenen Vollstrahls in Umfangsrichtung erzielt werden.

Die Ausnehmungen 52 bis 60 erstrecken sich, wie Fig. 1 1 zu entnehmen ist, in Strömungsrichtung und parallel zur Mittellängsachse 30 der Vollstrahldüse 50 gesehen lediglich bis zu etwa einem Drittel der Länge der Austrittsöffnung 20.

Die Darstellung der Fig. 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse 70 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Austrittskammer 18 des Düsengehäuses 12 der Vollstrahldüse 70 wird durch eine ebene Stirnfläche 22 abgeschlossen. In dieser ebenen Stirnfläche 22 sind, siehe auch Fig. 14, insgesamt drei Austrittsöffnungen 72, 74, 76 angeordnet. Die Vollstrahldüse 70 gibt somit drei parallel zueinander ausgerichtete aufgerissene Vollstrahlen durch die Austrittsöffnungen 72, 74, 76 aus. Jede der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 ist von jeweils drei taschenförmigen Ausnehmungen 78 umgeben, die jeweils um 120° voneinander beabstandet sind und etwa im Bereich ihres größten Durchmessers in die jeweilige Umfangswandung der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 übergehen. Die drei Austrittsöffnungen 72, 74, 76 sind in der Stirnfläche 22 gleich weit von der Mittellängsachse 30 beabstandet und in Umfangs- richtung jeweils um 120° voneinander beabstandet.

Wie Fig. 15 zu entnehmen ist, ist gegenüberliegend der Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 jede der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 mit einer kegelstumpfförmigen Einsenkung 80 erweitert, um das Längen-/Durch- messerverhältnis der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 einstellen zu können.

Die Darstellung der Fig. 16 zeigt eine erfindungsgemäße Vollstrahldüse 90 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Ein Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 weist eine Austrittskammer 94 in Form einer zylindrischen Bohrung auf, die am stromabwärts gelegenen Ende mittels eines umlaufenden Absatzes 96 begrenzt ist. Dieser umlaufende Absatz 96 dient zum Auflegen einer zylindrischen Scheibe 98, die mit der Austrittsöffnung 20 versehen ist. Auch die Austrittsöffnung 20 in der Scheibe 98 ist in gleicher Weise wie die Austrittsöffnung 20 der Vollstrahldüse 10 der Fig. 1 von drei taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 umgeben. Die Scheibe 98 kann in einfacher Weise außerhalb des Düsengehäuses 92 hergestellt werden und dann flüssigkeitsdicht in das Gehäuse 92 eingesetzt werden, beispielsweise eingepresst, verklebt oder verlötet werden. Es ist auch möglich, die Scheibe 98 aus einem anderen Material als das Düsengehäuse 92 zu fertigen, beispielsweise aus besonders verschleißfestem Material, beispielsweise Hartmetall oder Keramik. Die Scheibe 98 kann mit verschiedensten, unter die Erfindung fallenden Geometrien von Austrittsöffnungen und Ausnehmungen versehen werden.

Wie Fig. 18 zu entnehmen ist, ist die Scheibe 98 auf ihrer, den Ausnehmungen 24, 26, 28 gegenüberliegenden Seite mit der kegelstumpf- förmigen Einsenkung 32 versehen, um das Längen- /Durchmesserverhältnis der Austrittsöffnung 20 einstellen zu können. Das Düsengehäuse 92 ist stromabwärts der Scheibe 98 mit einem zylindrischen Bohrungsabschnitt 100 und in Strömungsrichtung darauf folgend einer kegelstumpfförmigen Einsenkung 102 versehen. Die Durchmesser des zylindrischen Bohrungsabschnitts 100 und der kegelstumpfförmigen Einsenkung 102 sind dabei deutlich größer bemessen als der Durchmesser der Austrittsöffnung 20, so dass der aus der Austrittsöffnung 20 austretende, aufgerissene Vollstrahl das Düsengehäuse 92 stromabwärts der Austrittsöffnung 20 nicht mehr berührt.

Die Darstellung der Fig. 19 zeigt eine Draufsicht auf die Scheibe 98 der Düse 90 der Fig. 16. Anhand der Fig. 19 sowie auch der Fig. 20 und 21 ist die bereits anhand der Fig. 1 bis 4 beschriebene Anordnung und Ausbildung der taschenformigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sowie der Austrittsöffnung 20 und der kegelförmigen Einsenkung 32 zu erkennen. Speziell ist deutlich zu erkennen, dass die Ausnehmungen 24, 26, 28 in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind und zwischen den Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils Abschnitte der Umfangswand der Austrittsöffnung 20 vorhanden sind.

Die Darstellungen der Fig. 22 bis 24 zeigen eine zylindrische Scheibe 1 10, die anstelle der Scheibe 98 in das Düsengehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der Fig. 16 eingesetzt werden kann.

Die Scheibe 1 10 weist eine Austrittsöffnung 20 auf, die wie die Austrittsöffnung 20 der Vollstrahldüse 50 der Fig. 8 bis 1 1 von fünf in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten taschenformigen Ausnehmungen 52 bis 60 umgeben ist. Die Ausnehmungen 52 bis 60 sind in gleicher Weise angeordnet und ausgebildet wie bereits anhand der Fig. 8 bis 10 beschrieben wurde und sind speziell durch Abschnitte der Um- fangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander beabstandet. Die Darstellung der Fig. 25 zeigt eine Scheibe 120 mit einer Austrittsöffnung 20, wobei die Scheibe 120 anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der Fig. 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist von drei taschenförmigen Ausnehmungen 122, 124 und 126 umgeben, die in Umfangsrichtung gleichmäßig um 120° voneinander beabstandet und radial außerhalb der Austrittsöffnung 20 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 122 bis 126 erstrecken sich bis zu einer Umfangswandung der kreisrunden Austrittsöffnung 20. Die Ausnehmungen 122 bis 126 werden jeweils durch Eintauchen eines kugelförmigen Fräsers hergestellt, wobei der Fräser jeweils an einem Punkt in die Oberfläche der Scheibe 120 eintaucht, der vom Außenumfang der Austrittsöffnung 20 radial nach außen versetzt ist. Die Ausnehmungen 122 bis 126 würden infolgedessen sich in ihrer Breite in Richtung auf die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 zu verringern, wenn der Fräser nur parallel zur Mittel längsachse eingetaucht würde. Um die Breite der Ausnehmungen 122 bis 124 bis zur Mündung in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 konstant zu halten, wird der Kugelfräser nach dem Eintauchen radial nach innen in Richtung auf die Mittellängsachse 30 zu bewegt. In der Draufsicht der Fig. 25 entsteht dadurch die Form der Ausnehmungen 122 bis 126 mit zunächst geradlinig von der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 weglaufenden Seitenwänden, die dann in das kugelabschnittsförmige Ende der Ausnehmungen 122 bis 126 übergehen. Die Ausnehmungen 122 bis 126 weisen also die Form von sich ausgehend von der Austrittsöffnung 20 radial erstreckenden Rinnen auf, die am radial außen liegenden Ende kugelabschnitts- förmig ausgebildet sind.

Die Ausnehmungen 122 bis 126 gehen nicht ineinander über und sind in Umfangsrichtung gesehen somit durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt. Die Darstellungen der Fig. 28 bis 30 zeigen eine Scheibe 130 mit einer Austrittsöffnung 20, wobei die Scheibe 130 anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der Fig. 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist hier von insgesamt fünf gleichmäßig um jeweils 72° voneinander beabstandeten Ausnehmungen 132 umgeben, die jeweils kugelabschnittsförmig ausgebildet sind und in die Umfangs- wandung der Austrittsöffnung 20 übergehen. Der Radius der Ausnehmungen 132 ist aber so groß gewählt, dass die Ausnehmungen 132 ineinander übergehen und somit nicht mehr durch Abschnitte der Um- fangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt sind. Dies ist gut auch in den Ansichten der Fig. 29 und Fig. 30 zu erkennen. In einer Längsrichtung parallel zur Mittellängsachse 30 der Scheibe 130 erstrecken sich die Ausnehmungen 132 lediglich bis etwa zur Hälfte der Länge der Austrittsöffnung 20.

Die Darstellungen der Fig. 31 bis 33 zeigen eine Scheibe 140 mit einer Austrittsöffnung 20, die anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der Fig. 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist von drei taschenförmigen Ausnehmungen 142 umgeben, die um jeweils 120° voneinander beabstandet sind und die in die Umfangs- wandung der Austrittsöffnung 20 münden. Wie bei der Scheibe 120 der Fig. 25 bis 27 weisen die Ausnehmungen 142 von der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 zunächst geradlinig weglaufende Seitenwandungen auf, die dann in ein jeweiliges kugelabschnittsförmiges Ende übergehen. Der Radius bzw. die Breite der Ausnehmungen 142 ist aber so groß gewählt, dass die Seitenwände der Ausnehmungen 120 genau auf Höhe der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 ineinander übergehen. Die drei Ausnehmungen 142 berühren sich somit an der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche der Scheibe 140, wie speziell in den Ansichten der Fig. 32 und 33 zu erkennen ist. Die Darstellung der Fig. 34 zeigt in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Brandschutzdüse 150, die mit sechs erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen 152, 154 versehen ist, von denen in der Darstellung der Fig. 34 lediglich zwei zu erkennen sind. In der Ansicht der Brandschutzdüse 150 von unten, siehe Fig. 35, sind insgesamt drei Vollstrahldüsen 152 zu erkennen, die um jeweils 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, sowie auch drei Vollstrahldüsen 154, die ebenfalls um 120° voneinander beabstandet sind. Zwischen zwei jeweiligen Vollstrahldüsen 152, 154 liegt damit ein Winkel von 60°. Die Vollstrahldüsen 152, 154 unterscheiden sich in dem Winkel, in dem ihre jeweilige Mittellängsachse zur Mittellängsachse 30 der Düse 150 ausgerichtet ist. Die Vollstrahldüsen 152, 154 geben damit jeweils einen aufgerissenen Vollstrahl, allerdings unter unterschiedlichem Winkel aus, siehe auch Fig. 37. Wie Fig. 37 zu entnehmen ist, beträgt ein Winkel zwischen einer Mittellängsachse 156 der Vollstrahldüse 152 und der Mittellängsachse 30 der Düse 150 etwa 60°, wohingegen ein Winkel zwischen einer Mittellängsachse 158 der Vollstrahldüse 154 und der Mittellängsachse 30 der Düse 150 etwa 30° beträgt.

Die Vollstrahldüsen 152, 154 sind jeweils mittels einer zweifach abgesetzten Durchgangsbohrung 160, 162 in einem Teilgehäuse 164 der Düse 150 ausgebildet, wobei zwischen zwei Absätze dieser Bohrungen 160, 162 dann jeweils eine Scheibe 166 mit einer zentralen Austrittsöffnung eingesetzt ist. Diese Scheiben 166 können analog zu den vorstehend erörterten Scheiben 98, 1 10, 120, 130 oder 140 ausgebildet sein, die Scheiben 166 können aber beispielsweise auch mehrere Austrittsöffnungen aufweisen, wie anhand der Fig. 12 bis 15 beschrieben wurde.

Mit der Brandschutzdüse 150 können damit insgesamt sechs aufgerissene Vollstrahlen über die Vollstrahldüsen 152, 154 unter unterschiedlichem Winkel zur Mittellängsachse 30 ausgegeben werden. Die Scheiben 166 werden vorteilhafterweise von der Innenseite des rohrförmigen Teilgehäuses 164 in die zweifach abgesetzten Bohrungen 160 einge- presst.

Ein Abstand zwischen den Scheiben 166 und einer Außenseite des Teilgehäuses 164 sowie ein Durchmesser des Abschnitts 168 der Bohrungen 160, 162 ist dabei so gewählt, dass der stromabwärts der Austrittsöffnungen in den Scheiben 166 vorhandene aufgerissene Vollstrahl die Wandung der Bohrungen 168 und somit auch das Teilgehäuse 164 nicht mehr berührt, sondern vielmehr frei in die Umgebung austritt. Eine Tröpfchenbildung bzw. Nebelbildung durch den aufgerissenen Vollstrahl aus den Vollstrahldüsen 152, 154 wird somit ohne Wechselwirkung mit der Wandung der Bohrungsabschnitte 168 stromabwärts der Austrittsöffnungen in den Scheiben 166 bewirkt.

Alternativ zur Anordnung der Scheiben 166 im Teilgehäuse 164 können die Austrittsöffnungen und die die jeweiligen Austrittsöffnungen radial umgebenden taschenförmigen Ausnehmungen auch unmittelbar in das Teilgehäuse 164 eingebracht werden.

Die Brandschutzdüse 150 weist, wie in Fig. 36 zu erkennen ist, eine weitere Düse 170 auf, mit der ein Bereich unmittelbar unterhalb der Brandschutzdüse 150 mit Löschflüssigkeit versorgt wird. Die Düse 170 ist ebenfalls als Vollstrahldüse ausgebildet und ist mittels einer ersten zylindrischen Bohrung 172 in einem Teilgehäuse 174 gebildet, wobei die zylindrische Bohrung 172 eine konische Stirnfläche aufweist, in die dann eine Austrittsöffnung 176 mit gegenüber der Bohrung 172 deutlich verringertem Durchmesser eingebracht ist. Die Ausbildung der Düse 170 ist in Fig. 38 gut zu erkennen, wobei Fig. 38 die Einzelheit X aus Fig. 36 vergrößert darstellt. Aus der Austrittsöffnung 176, die ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet ist, wird ebenfalls ein Vollstrahl austreten, der aber erst in einer größeren Distanz stromabwärts der Austrittsöffnung 176 aufreißen wird, verglichen zu den von den Vollstrahldüsen 152, 154 ausgegebenen aufgerissenen Vollstrahlen.

Das Funktionsprinzip der Brandschutzdüse 150 ist wie folgt. Im eingebauten Zustand steht der Brandschutzdüse 150 an einem Anschluss 178 zugeführte Löschflüssigkeit ständig unter Druck. Ein mittels des Teilgehäuses 174 gebildeter Käfig ragt in einen zu überwachenden Raum hinein und nimmt eine Ampulle 180 auf, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Ampulle 180 hält einen Kolben 182 gegen die Wirkung einer Druckfeder 184 in der in Fig. 36 dargestellten Position, in der der Kolben 182 eine Flüssigkeitszufuhr vom Anschluss 178 zu den Vollstrahldüsen 152, 154 und der Düse 170 unterbindet. Überschreitet die Temperatur der Ampulle 180 einen vordefinierten Wert, so platzt diese und die Brandschutzdüse 150 ist dadurch aktiviert. Der Kolben 182 fährt in der Darstellung der Fig. 36 nach unten unter der Wirkung der Druckfeder 184 und der Flüssigkeit im Anschluss 178 und gibt dadurch eine Flüssigkeitszufuhr zu den Vollstrahldüsen 152, 154 und 170 frei. Die Löschflüssigkeit kann durch Bohrungen im Anschlussstück 186 zu den Vollstrahldüsen 152, 154 gelangen und über einen Ringraum zwischen dem Anschlussstück 186 und dem Kolben 182 zur Düse 170.

Die Brandschutzdüse 150 kann mittels der Vollstrahldüsen 152, 154 einen Löschnebel mit guter Wurfweite erzeugen, der bis zu einem Brandherd vordringen kann. Die Düse 170 versorgt durch den von ihr ausgegebenen Vollstrahl auch den Bereich unmittelbar unterhalb der Brandschutzdüse 150 mit Flüssigkeit.

Claims

Patentansprüche

1. Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer (18) und wenigstens einer Austrittsöffnung (20; 72, 74, 76) in einer Stirnfläche (22) der Austrittskammer (18), wobei die Austrittsöffnung (20; 72, 74, 76) einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer (18) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche mit wenigstens drei taschenartigen Ausnehmungen (24, 26, 28; 52, 54, 56, 58, 60; 78; 122, 124, 126; 132; 142) versehen ist, die die Austrittsöffnung (20) umgebend angeordnet sind und die in die Austrittsöffnung (20) übergehen.

2. Vollstrahldüse nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die taschenförmigen Ausnehmungen (24, 26, 28; 52, 54, 56, 58, 60; 78; 122, 124, 126; 132; 142) sich in Strömungsrichtung und parallel zur Mittellängsachse (30) der Düse gesehen lediglich über einen Abschnitt der Länge der Austrittsöffnung (20) erstrecken.

3. Vollstrahldüse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Ausnehmungen (24, 26, 28) bis zur Hälfte der Länge der Austrittsöffnung (20) erstrecken.

4. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die taschenförmigen Ausnehmungen (24, 26, 28; 52, 54, 56, 58, 60; 78; 122, 124, 126; 132; 142) in Um- fangsrichtung der Austrittsöffnung (20) gesehen gleichmäßig voneinander beabstandet sind.

5. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Umfang der Austrittsöffnung (20) die taschenförmigen Ausnehmungen (24, 26, 28) durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung (20) voneinander beabstandet sind.

6. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die taschenförmigen Ausnehmungen (24, 26, 28) einen abgerundeten Grund aufweisen.

7. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine ungerade Anzahl an taschenförmigen Ausnehmungen (24, 26, 28) die Austrittsöffnung (20) umgebend angeordnet ist.

8. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche (22) der Austrittskammer (18) wenigstens zwei Austrittsöffnungen (72, 74, 76) angeordnet sind, die jeweils von taschenartigen und in die Austrittsöffnung (72, 74, 76) übergehenden Ausnehmungen (78) umgeben sind.

9. Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Austrittsöffnung (20) in einer Scheibe (98; 1 10; 120; 130; 140; 166) vorgesehen ist, die in ein Düsengehäuse (92) zur Bildung einer Austrittskammer (94) eingesetzt ist.

10. Brandschutzdüse mit einem Düsengehäuse, gekennzeichnet durch wenigstens eine Vollstrahldüse (152, 154) nach einem der vorstehenden Ansprüche.