CH655252A5 - Ausstroemduese, mit einer muendung fuer ein stroemungsmedium, das feststoffe enthalten kann. - Google Patents

Ausstroemduese, mit einer muendung fuer ein stroemungsmedium, das feststoffe enthalten kann. Download PDF

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CH655252A5
CH655252A5 CH3493/81A CH349381A CH655252A5 CH 655252 A5 CH655252 A5 CH 655252A5 CH 3493/81 A CH3493/81 A CH 3493/81A CH 349381 A CH349381 A CH 349381A CH 655252 A5 CH655252 A5 CH 655252A5
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flow
nozzle according
outflow nozzle
bevel
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CH3493/81A
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John Michael Soth
Roy Edward Jun Pack
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Delavan Corp
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    • F23COMBUSTION APPARATUS; COMBUSTION PROCESSES
    • F23DBURNERS
    • F23D11/00Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
    • F23D11/36Details, e.g. burner cooling means, noise reduction means
    • F23D11/38Nozzles; Cleaning devices therefor
    • F23D11/383Nozzles; Cleaning devices therefor with swirl means
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ausströmdüse nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der US-PS 3 672 578 ist eine Auströmdüse bekannt, bei der ein Strömungsmedium durch einen länglichen Kanal fliesst, von dem es dann aus in eine Kammer eingespritzt wird, bevor das Medium an der Abgabemündung der Ausströmdüse nach aussen abgegeben wird. Der längliche Kanal ist geneigt angeordnet, damit das Strömungsmedium mit einem Drall in die erwähnte Kammer eintritt. Der längliche Kanal dient nicht nur zum Verleihen eines Dralls dem Medium in dieser Kammer und beim Austreten aus der Ausströmdüse, sondern stellt auch eine Mündung zum Bemessen der Menge des aus der Ausströmdüse austretenden Strömungsmediums dar und bestimmt somit den Durchsatz der Ausströmdüse.
Solche, in der vorerwähnten US-PS erläuterten Auström-düsen haben eine weite Verbreitung bei Ölbrennern gefunden, wobei mit diesen Auströmdüsen das Heizöl in bemessenen Quantitäten in die Ölbrenner eingespritzt wird. Diese Ausströmdüsen arbeiten in den Fällen ganz zufriedenstellend, wo eine beträchtliche Durchsatzrate an Heizöl vorhanden ist, insbesondere dann, wenn das durch die Ausströmdüse hindurchtretende Heizöl vorher gefiltert wird, so dass die Feststoffe von Verunreinigungen aus dem Heizöl herausgefiltert werden. Heutzutage besteht jedoch eine erhöhte Nachfrage nach Ölbrennerdüsen für wesentlich geringere Durchsatzraten, also für einen geringeren Durchsatz pro Zeiteinheit, als es im allgemeinen bisher der Fall war, und zwar aus Gründen der allgemeinen Einsparungsbemühungen und weiterhin auch wegen den erhöhten Heizölpreisen. Darüberhinaus besteht noch ein Bedarf an Düsen mit geringem Durchsatzvermögen, die zum Beheizen von geringen Raumvolumen dienen, wie z.B. für Wohnwagen und dergleichen.
Es wurde festgestellt, dass die durch die eingangs erwähnte US-PS bekannten Ausströmdüsen nicht mehr für solche geringen Durchsatzmengen geeignet sind, wenn die Durchsatzmenge nicht 1,5 bis 2 Liter pro Stunde bei einem Druck von 7 • 10s Pa bei einer Heizöl-Qualität Nr. 2 überschreitet. Der Grund ist darin zu sehen, dass sogar beim Verwenden von sehr engen Filtern, wie z. B. gesinterte Filter, nur der Hauptteil der Feststoffe der Verunreinigungen im Heizöl herausgefiltert werden kann, dass mit solchen Filtern aber keine extrem kleinen Feststoffpartikel im Mikro-Grös-senbereich zurückgehalten werden können. Diese feinen Verunreinigungen stellen bei Ausströmdüsen mit einer hohen Durchflussrate kein Problem dar, da die zur Bemessung dienenden Kanäle oder Mündungen grösser sind, so dass diese feinen Verunreinigungen leicht diese Durchgänge passieren können. Wenn jedoch die Durchgänge notwendigerweise verkleinert werden um einen niedrigen Heizöldurchsatz, d.h. eine niedrige Durchflusskapazität zu erreichen, dann können die durch den Filter hindurchtretenden kleinen Feststoff-Verunreinigungen sich an den Durchtrittskanälen ablagern, bauen sich aufeinander auf und können so zu Verstopfungen führen, so dass die Ausströmdüse nicht mehr richtig arbeitet.
Es wird die Schaffung einer Ausströmdüse bezweckt, bei der die zum Bemessen der Heizölmenge dienenden Durchgänge so verringert werden können, dass die Ausströmdüse eine Durchflusskapazität von 1,5 bis 2 Liter pro Stunde und darunter aufweisen kann, wobei trotz dieser geringen Durchflusskapazität kein Verstopfen durch die kleinen Feststoff-Verunreinigungen auftreten kann. Durch die erfindungsge-mässe Massnahme soll es möglich sein eine Durchflusskapazität von etwa 1 Liter pro Stunde bei einem Druck von 7 • 10s Pa mit dem Heizöl Nr. 2 zu erhalten, ohne dass ein Verstopfen und damit Unwirksamwerden der Ausströmdüse eintritt. Die zu schaffende Ausströmdüse soll weiterhin so beschaffen sein, dass diese vorerwähnte niedrige Durchfluss-kapazität mit einem geringen Arbeitsaufwand zum Herstel2
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len der Ausströmdüse erreicht wird, und dass auch nur geringe Wartungskosten anfallen.
Die erfindungsgemässe Ausbildung der Ausströmdüse ergibt sich aus dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1.
Die erfindungsgemässe Ausströmdüse kann mit einer vor der Mündung liegenden Wirbelkammer für ein Strömungsmedium und mit einem Eintrittskanal zum Eintritt des Strömungsmediums in die Wirbelkammer und zum Ausüben einer Verwirbelung des Mediums versehen sein. Der Eintritts-kanal ist dann mit zumindest einer Öffnung versehen, die eine geringere Querschnittsfläche als die Mündung hat, wobei die Öffnung eine im wesentlichen rechteckige Quer-schnittsfläche hat, die in einer Ebene liegt, die rechtwinklig zur Strömungsachse liegt, und wobei diese Öffnung ein Verhältnis der minimalen Breite zur minimalen Tiefe, oder umgekehrt, von weniger als 1,5, bevorzugterweise etwa 1,0 hat.
Die erfindungsgemässe Ausströmdüse kann zum Bemessen eines Strömungsmediums verwendet werden, wobei das Strömungsmedium z.B. Heizöl ist.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch die Ausströmdüse, Fig. 2 einen Querschnitt nach der Linie 2-2 in Fig. 1, Fig. 3 eine Stirnansicht auf die Ausströmdüse mit Bauteilen zum Verteilen des Flüssigkeitsstromes in einer Ansicht von links in der Fig. 1,
Fig. 4 ein vergrössertes Detail des aus Fig. 3 ersichtlichen Verteilers für das Strömungsmedium, in Seitenansicht, wobei eine der zum Bemessen des Strömungsmediums dienende Mündung gezeigt ist,
Fig. 5 eine schaubildliche Darstellung der Verteilerspitze, wobei die zum Bemessen dienenden Mündungen gezeigt sind, und
Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie 6-6 in Fig. 1, wobei eine zum Bemessen dienende Mündung oder Öffnung im Schnitt gezeigt ist.
In der Zeichnung ist eine erfindungsgemässe Ausströmdüse dargestellt. Die Ausströmdüse hat einen Düsenkörper 10, der einen länglichen Kanal 12 im Innern aufweist. Der Kanal 12 ist an beiden Enden offen und nimmt eine Mündungsscheibe 14, einen Strömungsmittelverteiler 16, ein Halteorgan 18 für den Verteiler und ein weiteres Halteorgan 20 auf, wobei letzteres Organ 20 in das eine Ende des Kanals 12 eingeschraubt ist, um die verschiedenen vorerwähnten Bauteile innerhalb des Düsenkörpers 10 zu halten.
Die mündungsscheibe 14 ist mit einem Absatz 22 versehen, der mit einer in Fig. 1 gezeigten Schulter 24 des Düsenkörpers 10 zusammenwirkt, so dass die Mündungsscheibe 14 innerhalb des Kanals 12 unbeweglich fest am einen Ende des Düsenkörpers 10 gehalten ist. Die Mündungsscheibe 14 ist mit einer üblichen Sprüh- oder Austrittsmündung 26 versehen, die zwischen einer äusseren Stirnfläche der Mündungsscheibe 14 und einer konischen Wirbelkammer 28 in der Mündungsscheibe 14 bei der gegenüberliegenden Stirnfläche der Mündungsscheibe liegt, wobei diese konische Wirbelkammer 28 vor der Austrittsmündung 26 und angrenzend an das Ende 30 des Kanals 12 liegt.
Der Strömungsverteiler 16 ist am einen Ende mit einem Kopf 32 versehen. Der Kopf 32 ist bevorzugterweise mit zwei Abschnitten versehen, einem im Durchmesser grösseren Abschnitt 34 und einem im Durchmesser kleineren Spitzenabschnitt 36. Das vordere Ende des im Durchmesser grösseren Abschnitts 34 ist mit einer Abschrägung 38 versehen, und das vordere Ende des Spitzenabschnitts 36 ist in ähnlicher Weise mit einer Abschrägung 40 versehen, wobei diese Abschrägungen dicht an der Wand der konischen Wirbelkammer 28 anliegen. Beide Abschrägungen 38 und 40 weisen die gleiche Neigung auf. Um dies zu erreichen, muss der aus der US-PS 3 672 578 ersichtliche Kegelstumpf zum Bilden des Kopfes 32 spanabhebend hergestellt werden, worauf dann der Kopf teilweise so abgedreht wird, dass der im Durchmesser grössere Abschnitt 34 und der im Durchmesser kleinere Spitzenabschnitt 36 nach Fig. 1 gebildet werden.
In den mit einem grösseren Durchmesser versehenen Abschnitt 34 werden ein oder mehrere Kanäle oder Rinnen 42 in die Abschrägung 38 durch spanabhebende Bearbeitung gefertigt. Diese Rinnen 42 verbinden das Strömungsmedium zwischen dem Ende 30 des Kanals 12 mit dem Raum 44, der zwischen den beiden Abschrägungen 38 und 40 liegt. Die Grösse und Anzahl der Rinnen 42 ist für das Erreichen der erfindungsgemässen Ausströmdüse nicht massgebend. Diese Rinnen 42 sind ausreichend gross, um zu gewährleisten, dass das Strömungsmedium ohne Behinderung frei in die Kammer 44 strömen kann, um diese zu füllen, ohne dass die Gefahr einer Verstopfung der Rinnen 42 durch die eingangs erwähnten Verunreinigungen besteht. Diese Rinnen 42 bilden zusammen mit der konischen Wand der Kammer 28 der Mündungsscheibe 14 längliche Kanäle oder Öffnungen zum Verbinden des Strömungsmediums mit dem Raum 44.
In die Abschrägung 40 des Spitzenabschnitts 36 ist zumindest eine, bevorzugterweise zwei Rinnen 46 durch spanabhebende Bearbeitung eingearbeitet. Diese Rinnen 46 dienen für einen Durchgang des Strömungsmediums. Diese zur Längsachse der Ausströmdüse geneigt liegenden Rinnen 46 stellen ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen Ausströmdüse dar, so dass sie später noch ausführlicher erläutert werden. Wie die Rinnen 42, so bilden auch die Rinnen 46 zusammen mit der konischen Wandung der Wirbelkammer 28 der Mündungsscheibe 14 längliche Öffnungen, die eine Verbindung zwischen dem Raum 244 und der unmittelbar vor der Austrittsmündung 26 liegenden Wirbelkammer 28 her.
Das andere Ende des Strömungsverteilers 16 ist mit einem Kopf 48 versehen, der sich in einer axial im Halteteil 18 erstreckenden Ausnehmung 50 nach Fig. 1 befindet. Aus den Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass der Halteteil 18 im Querschnitt kreuzförmig ausgebildet ist, so dass Arme 52 vorhanden sind, die radial an der Mantelfläche 54 des Kanals 12 anliegen, sich aber axial über einen Teil des Kanals 12 erstrek-ken, so dass das Strömungsmedium gemäss den in Fig. 1 angegebenen Pfeilen durch die Kanäle 56 zu den Rinnen 42 im Kopf 32 des Verteilers 16 strömen kann. Das Halteteil 18 für den Verteiler 16 ist mit einem ringförmigen Ansatz 58 versehen, der stirnseitig am Abschnitt 34 des Kopfes 32 nach Fig. 1 anliegt, um den Strömungsverteiler 16 fest an die Mündungsscheibe 14 anzudrücken.
Um die Mündungsscheibe 14 und den Strömungsverteiler 16 sowie das Halteteil 18 für den Verteiler im Kanal 12 festzuhalten, ist die innere Fläche 54 des Kanals 12 mit einem Innengewinde 60 versehen (Fig. 1). In das Gewinde 60 ist ein Halteorgan 20 eingeschraubt, das ein Aussengewinde 62 aufweist. Das Halteorgan 20 liegt stirnseitig am Halteteil 18 an. Am anderen Ende des Halteorgans 20 ist ein Filter 64 befestigt, durch den das Strömungsmedium gefiltert wird, bevor es in den Düsenkörper 10 eintritt. Der Düsenkörper 10 kann selbst mittels eines Aussengewindes 66 in einen nicht dargestellten Strömungskanal eingeschraubt werden. Bevorzugterweise wird für den Filter 64 ein keramischer oder ein gesinterter Filter vorgesehen, insbesondere wenn die Düse für eine niedrige Durchsatzrate bestimmt ist, da mit solchen Filterarten auch sehr kleine Feststoffe in den Verunreinigungen des Strömungsmediums herausgefiltert werden können.
Es wird nunmehr auf ein wesentliches Merkmal der erfindungsgemässen Ausströmdüse zurückgekommen, nämlich auf die zur Längsachse der Düse geneigt liegenden Rinnen
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46 im Spitzenabschnitt 36 des Kopfes 32 vom Strömungsverteiler 16. Diese Rinnen 46 sind in einer besonderen Weise ausgebildet, wobei sich herausgestellt hat, dass bei dieser Form der Rinnen 46 kein Verstopfen durch kleine Feststoffe bei den Verunreinigungen eintritt, welche feinen Feststoffe noch durch den Filter 64 hindurchgehen. Dieses Verstopfen findet auch dann nicht statt, wenn die Ausströmdüse einen nur geringen Durchsatz hat. Diese Rinnen 46, von denen zwei auf gegenüberliegenden Seiten beim Spitzenabschnitt 36 vorhanden sind, bewirken einen gleichförmigen Drall des Strömungsmediums in der Kammer 28. Diese Rinnen 46 sind bei einer solchen Ausströmdüse, die nur einen geringen Durchsatz hat, im Querschnitt wesentlich kleiner als diejenigen Rinnen, die aus der US-PS 3 672 578 bekannt sind. Die Rinnen 46 sind in Wirklichkeit so klein, dass es schwierig ist sie mit blossem Auge zu erkennen. Dies kommt daher, dass die Rinnen 46, die wie bei der vorerwähnten US-PS nicht nur dazu dienen einen Drall im Strömungsmedium zu erzeugen, sondern auch zum Bemessen des Strömungsmediums und damit zum Bestimmen der Kapazität oder der Durchflussrate der Ausströmdüse. Bei Düsen mit einer höheren Durchflussrate oder einer grösseren Kapazität ist die Quer-schnittsfläche der Rinnen grösser, so dass diese Rinnen leichter einen Durchtritt von solch kleinen Feststoffen in den Verunreinigungen erlauben, die noch durch den Filter 64 hindurchgehen. Da nunmehr aber die Querschnittsfläche der Rinnen 46 so verringert ist, um die geringen Durchsatzmengen zu ergeben, wurde festgestellt, dass ein Ablagern dieser feinen Feststoffe und somit ein Verstopfen der Rinnen eintritt, wenn die Durchflussrate 2 Liter pro Stunde bei einem Druck von 7 • 105 Pa bei einem Heizöl Nr. 2 erreicht. Das Verstopfen tritt hierbei durch einen Effekt ein, der auch eintritt wenn man körniges Material in einen Trichter schüttet. Wenn man z. B. Zucker zu schnell in einen Trichter schüttet, dann verstopft der Trichter, obwohl die einzelnen Zuckerkörner viel kleiner sind als der engste Durchflussquerschnitt des Trichters. Es wurde nunmehr festgestellt, dass diese Wirkung des Trichterverstopfens wesentlich verringert oder ganz verhindert wird, wenn eine oder mehrere der folgenden Massnahmen für die Beschaffenheit der Rinnen 46 getroffen werden.
Ein wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen Ausströmdüse zum Verhindern einer Verstopfung der Rinnen ist darin zu sehen, dass die Rinnen 46 eine im wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche in einer Ebene haben, die rechtwinklig zur Achse des Strömungsflusses liegt, der durch diese Rinnen hindurchgeht. Diese vorerwähnte Quer-schnittsfläche ist der minimale Durchflussquerschnitt den die Feststoff-Partikel sehen, wenn sie durch die jeweilige Rinne hindurchgehen, und wenn der jeweilige Feststoff-Partikel sich irgenwo verkeilen will, könnte er sich an dieser Stelle am ehesten verkeilen. Durch die Ausbildung der Rinne 46 mit einer rechteckigen Querschnittsfläche, die aus Fig. 6 ersichtlich ist, wird infolge der Dynamik des strömenden Mediums durch die Rinne sogar dann im wesentlichen ein zylindrischer Mediumsstrang entstehen, wenn die Rinne 46 eine quadratische Querschnittsfläche hat. Es wird somit eine beträchtliche Menge des Strömungsmediums nicht die Ecken der rechteckigen Rinne ausfüllen, während das Strömungsmedium durch die Rinne strömt. Aus diesem Grund wird die Durchflussrate (Durchflusskapazität) durch die rechteckige Rinne 46 im wesentlichen gleich bleiben, wie die Durchsatzrate durch eine zylindrische Rinne, die den gleichen Durchmesser hat als die minimale Tiefe D und minimale Breite W der aus Fig. 5 ersichtlichen rechteckigen Rinne 46. Ein Ändern der Querschnittsform der Rinne 46 wird somit die gewünschten Durchsatzraten nicht wesentlich verändern,
selbst dann nicht, wenn die Querschnittsfläche der Rinne durch Abändern in eine rechteckige Querschnittsfläche ver-grössert wird.
Wenn die Rinne 46 mit einer rechteckigen Querschnittsfläche versehen wird, tritt das wichtige Ergebnis ein, dass der diagonale Abstand zwischen gegenüberliegenden Ecken grösser ist als eine ähnliche Rinne mit kreisförmiger Quer-schnittsfläche, die einen Durchmesser hat, der der Breite W und/oder der Tiefe D der rechteckigen Rinne entspricht. Dieser vergrösserte Abstand erlaubt nunmehr, dass Feststoff-Partikel C, deren eigene Breite oder eine kombinierte Breite aus mehreren aneinanderhaftenden Partikeln grösser ist als die Breite W oder Tiefe D, diagonal durch die Rinne nach Fig. 6 hindurchgehen können, anstatt sich in dieser Rinne zu verklemmen.
Ein weiteres wichtiges Merkmal der erfindungsgemässen Ausströmdüse ist die Erkenntnis, dass eine Beziehung zwischen der minimalen Breite W der Rinne und der minimalen Tiefe D besteht, durch die zumindest das Verstopfen gegün-stigt wird. Diese Beziehung besteht darin, dass das Verhältnis der minimalen Breite W der Rinne zur minimalen Tiefe D, oder umgekehrt, kleiner als 1,5 sein sollte, wobei als bevorzugter Werk etwa 1,0 angesehen wird. Das heisst nunmehr, dass die bevorzugte Querschnittsfläche der rechteckigen Rinne, welche Querschnittsfläche vom Strömungsmedium gesehen wird, etwa quadratisch ist. Die vom Strömungsmedium gesehene Querschnittsfläche soll bedeuten, dass diese Querschnittsfläche in einer Ebene liegt, die zur Strömungsachse des Mediums in der Rinne 46 rechtwinklig liegt. Wenn das Verhältnis grösser ist, steigt die Neigung zum Verstopfen der Rinne, und zwar durch einen verringerten Abstand der Wände vom Durchflussquerschnitt, bei einer gegebenen, gewünschten niedrigen Durchflussrate. Umgekehrt ergibt ein Vergrössern des geringsten Abstandes der Wände vom Durchflussquerschnitt, um ein Verstopfen zu verhindern, einen grösseren Strömungsdurchsatz (Durchsatzrate, Durchflusskapazität). Aus diesem Grund kann mit den letztgenannten Mitteln nicht das Problem des Verstop-fens gelöst werden, wenn gleichzeitig niedrige Durchflussraten erwünscht sind.
Wie bereits erwähnt, ist die minimale Breite W der Rinne diejenige Breite, die in der aus Fig. 5 ersichtlichen Ebene P gemessen wird, d.h. die Breite der Rinne in demjenigen Rin-nenabschnitt, der sich durch die Abschrägung 40 hindurch erstreckt. In diesem Abschnitt der Rinne 46 wird diese Rinne von vier Seiten begrenzt, da die Abschrägung 40 abdichtend an der konischen Wand der Kammer 28 in der Mündungsscheibe 14 anliegt. Die Tiefe D der Rinne ist in der gleichen Ebene gemessen und erstreckt sich zwischen der inneren Fläche der darüberliegenden Mündungsscheibe 14, die die vierte Wand der Rinne (Öffnung) bildet, und der Bodenwand der Rinne im Bereich der Abschrägung 40, wie aus Fig. 5 ersichtlich ist. Diese Tiefe ist die minimale Tiefe der Rinne (Öffnung).
Es wurde festgestellt, dass die Länge der Rinne 46 beim Verstopfen ebenfalls eine grosse Rolle spielen kann. Es wurde festgestellt, dass eine vergrösserte Länge der Rinnen, so wie sie in der US-PS 3 672 578 gezeigt sind, durch den auftretenden Strömungswiderstand Grenzschicht-Probleme an den Rinnenwänden auftreten, wenn das Strömungsmedium durch die Rinne strömt. Diese Grenzschicht-Probleme treten auf, da das Strömungsmedium im Bereich der Rinnenwandungen durch den Reibwiderstand langsamer strömt. Diese langsamer strömenden Schichten vergrössern die Neigung zum Auftreten der eingangs erläuterten Verstopfung wie bei einem Trichter, da sich die kleinen Feststoff-Partikel, von denen jedes wesentlich kleiner ist als der minimale Durchflussquerschnitt der Rinne, aufeinander aufstocken. Es wurde nunmehr festgestellt, dass eine Verringerung der Länge
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der Rinne 46 derart, dass das Verhältnis der Länge L zum Geringeren der minimalen Breite W und minimalen Tiefe D in der Ebene P auf weniger als 2,0, bevorzugt auf einen Wert von etwa 1,0 verringert wird, ein wesentliches Verringern der Neigung zum Verstopfen zur Folge hat.
Bei einem Beispiel kann eine Ausströmdüse für Heizöl Nr. 2 eine Durchflussrate von etwa 2 Liter pro Stunde bei einem Druck von 7 ■ 105 Pa haben, wenn die Ausströmdüse gemäss der Erfindung ausgebildet wird, und dies sogar dann, wenn die minimale Breite W und minimale Tiefe D der zwei Rinnen 46 nach Fig. 5 nur im Bereich von 0,13-0,15 mm liegt. Sogar wenn die Durchflussrate von Heizöl Nr. 2 auf einen Wert im Bereich von 1 bis 1,2 Liter pro Stunde bei einem Druck von 7 • 105 Pa verringert wird, indem die Breite W und Tiefe D der Rinnen 46 auf etwa 0,09 mm verringert wird, tritt in der Ausströmdüse keine Verstopfung auf.
Der Winkel a, unter dem die Rinnen 46 zur Längsachse der Ausströmdüse geneigt liegen, so wie es aus Fig. 4 ersichtlich ist, ist nicht wesentlich. Dieser Winkel sollte aber nicht Null sein, da dann das Strömungsmedium geradlinig hindurchströmen würde und kein Drall im Strömungsmedium erzeugt werden würde. Andererseits sollte der Winkel a nicht so gross sein, dass das Verhältnis von 1,5 der minimalen Breite W zur minimalen Tiefe D, oder umgekehrt, nicht überschritten wird. Der Winkel a wird deshalb mit Vorteil im Bereich von 15-16° liegen.
Obwohl in den Zeichnungen zwei Rinnen 42 und zwei Rinnen 46 dargestellt sind, kann die Anzahl dieser Rinnen variieren, ohne dass hierdurch der Erfindungsgegenstand beeinträchtigt wird. Es werden jedoch jeweils zwei dieser Rinnen 42 und 46 bevorzugt. Im Fall der Rinnen 42 werden schon durch zwei solcher Rinne, einander diametral gegenüberliegend auf dem mit einem grösseren Durchmesser versehenen Abschnitt 34 eine Verteilung des Strömungsmediums in den Raum 44 bewirkt. Mehr als zwei Rinnen 42 haben das gleiche zur Folge, verteuern aber die Herstellung. Im Fall der Rinnen 46 werden ebenfalls zwei Rinnen bevorzugt, die sich auf dem Spitzenabschnitt 36 einander diametral gegenüberliegen, so dass gewährleistet wird, dass dem Strömungsmedium ein gleichförmiger Drall in der Wirbelkammer 28 verliehen wird, bevor das Strömungsmedium in die Auftrittsmündung 26 eintritt. Mehr als zwei Rinnen 46 würde zur Folge haben, dass die Querschnittsfläche von jeder Rinne 46 noch weiter verringert werden muss, um dieselbe niedrige Durchflussrate durch die Ausströmdüse zu erhalten. Eine solche weitere Verringerung der Querschnittsfläche jeder Rinne 46 kann die Neigung zur Verstopfung vergrössern.
Die erwähnte Heizöl-Qualität Nr. 2 ist im Jahresbuch der ASTM-Standards (American Society for Testing and Materials), Teil 23, unter der Rubrik D 396 spezifiert.
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1 Blatt Zeichnungen

Claims (12)

  1. 655252
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Ausströmdüse, mit einer Austrittsmündung (26) für ein Strömungsmedium, das Feststoffe (C) enthalten kann, mit einer Öffnung (46) mit im wesentlichen rechteckiger Querschnittsfläche, die in einer Ebene (P) liegt, die rechtwinklig zur Strömungsachse (F) liegt, wobei diese Öffnung (46) ein Verhältnis der minimalen Breite (W) zur minimalen Tiefe (D), oder umgekehrt, von weniger als 1,5 hat, wobei das Geringere der minimalen Breite (W) und Tiefe (D) der Öffnung (46) 0,2 mm nicht überschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (L) der Öffnung (46) zum Geringeren der minimalen Breite (W) und der minimalen Tiefe (D) der Öffnung (46) weniger als 2,0 ist.
  2. 2. Ausströmdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Austrittsmündung (26) eine Wirbelkammer (28) für ein Strömungsmedium vorgeschaltet ist, und dass eine Eintrittsmündung zum Eintritt des Strömungsmediums in die Wirbelkammer (28) und zum Ausüben einer Verwirbelung des Mediums vorhanden ist, wobei als Eintrittsmündung die Öffnung (46) dient, die eine geringere Querschnittsfläche als die Austrittsmündung (26) hat.
  3. 3. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Länge (L) zum Geringeren der minimalen Breite (W) und minimalen Tiefe (D) 1,0 ist.
  4. 4. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Düsenkörper (10) mit einem Strömungsmittelverteiler (16) aufweist, dass letzterer eine Abschrägung (40) und der Düsenkörper (10) einen entsprechenden konischen Abschnitt mit komplementärem Winkel zur Abschrägung (40) aufweist, und dass die Abschrägung (40) und der konische Abschnitt zusammen die Öffnung (46) bestimmen.
  5. 5. Ausströmdüse nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch Einstellorgane (60,62,20,52) zum Einstellen der Abschrägung (40) und des konischen Abschnitts zueinander zum Bestimmen der Öffnung (46).
  6. 6. Ausströmdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellorgane eine zweite Abschrägung (38) des Strömungsmittelverteilers (16) umfassen, wobei die zweite Abschrägung (38), in Strömungsrichtung gesehen, der ersten Abschrägung (40) vorgeschaltet ist und am Düsenkörper (10) abgestützt ist.
  7. 7. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung (46) eine solche Quer-schnittsfläche hat, dass von einer Heizöl-Qualität Nr. 2 bei einem Druck von 7 • 105 Pa nicht mehr als 2 Liter pro Stunde hindurchfliessen.
  8. 8. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsmündung zwei der erwähnten Öffnung (46) hat.
  9. 9. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die im wesentlichen rechteckige Öffnung (46) in der Querschnittsebene (P) im wesentlichen quadratisch ist.
  10. 10. Ausströmdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der minimalen Breite (W) zur minimalen Tiefe (D), oder umgekehrt, 1,0 ist.
  11. 11. Verwendung der Auströmdüse nach Anspruch 1 oder 2 zum Bemessen eines Strömungsmediums.
  12. 12. Verwendung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Strömungsmedium Heizöl ist.
CH3493/81A 1980-05-27 1981-05-27 Ausstroemduese, mit einer muendung fuer ein stroemungsmedium, das feststoffe enthalten kann. CH655252A5 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
US06/153,837 US4360156A (en) 1980-05-27 1980-05-27 Fluid metering and spraying

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