CH695546A5

CH695546A5 - Dralldruck-Düse.

Info

Publication number: CH695546A5
Application number: CH01528/01A
Authority: CH
Inventors: Helmut G Wulz; Kurt C Dr Heiniger; Martin Waelti; Rolf Padrutt
Original assignee: Axenergy Ag
Priority date: 2001-08-20
Filing date: 2001-08-20
Publication date: 2006-06-30
Also published as: WO2003015929A1; US7048206B2; US20040217203A1

Description

CH 695 546 A5

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft eine Dralldruck-Düse gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1 sowie eine Düsenanordnung mit einer Düse gemäss Patentanspruch 6.

[0002] Dralldruck-Düsen sind an sich von ihrem Aufbau her bekannt. Sie weisen einen Düsenkörper auf, in welchem ein typischerweise sich konisch verjüngender Innenraum vorgesehen ist. In diesen sich verjüngenden Innenraum mündet im Wesentlichen tangential eine Eintrittsöffnung ein, und zwar in demjenigen Endbereich des sich verjüngenden Innenraums mit dem grössten Durchmesser. An demjenigen Ende des Innenraums mit dem kleinsten Durchmesser mündet der Innenraum in die Austrittsöffnung der Düse ein.

[0003] Im Betrieb wird durch die Eintrittsöffnung hindurch ein flüssiges Medium unter Druck im Wesentlichen tangential in den sich verjüngenden Innenraum hinein zugeführt, und zwar in demjenigen Endbereich des Innenraums mit dem grössten Durchmesser. Das zugeführte flüssige Medium bewegt sich entlang der Innenwand, die den sich verjüngenden Innenraum begrenzt, und bildet dort bei genügend grossem Verhältnis von Tangential- zu Axialgeschwindigkeit einen Flüssigkeitsfilm. Erreicht das flüssige Medium das Ende des Innenraums mit dem kleinsten Durchmesser - also den Bereich, wo der sich verjüngende Innenraum in die Austrittsöffnung der Düse einmündet - und tritt das flüssige Medium durch die Austrittsöffnung durch, so reisst der Film ab und es bilden sich ausserhalb der Austrittsöffnung der Düse feine Tröpfchen.

[0004] Derartige-Düsen-werden-feeispietsweise-bei-der^Energieerzeugung mit-Hilfe-von-Gasturbinen-eingesetzt^De^ vom Kompressor angesaugte Luftvolumenstrom weist dabei je nach klimatischen Bedingungen eine unterschiedliche Dichte auf. Die üblichen Leistungsangaben von Gasturbinen basieren auf ISO-Normwerten (bei 15°C, 60% relativer Luftfeuchtigkeit, 1013 hPA Druck). Steigt nun die Lufttemperatur, so sinkt die Dichte der Zuluft, eine Abnahme der Leistung der Gasturbine ist zu verzeichnen. Mit Hilfe von Düsen können feine Wassertröpfchen in die Zuluft eingetragen werden, wobei beim Verdunsten eine Absenkung der Lufttemperatur bewirkt wird und somit eine Dichtezunahme. Die Folge ist, dass die Leistung der Gasturbine steigt.

[0005] Grundsätzlich ist es dabei möglich, in dem Luftstrom so viele Wassertröpfchen zu verdampfen («fogging»), bis die Luftfeuchtigkeit 100% beträgt. Dadurch tritt die oben beschriebene Abkühlung der Luft ein, die Dichte der Luft wird erhöht. Ist die Luft jedoch vollständig gesättigt, so können bei einer weiteren Zufuhr von Wassertröpfchen diese Tröpfchen nicht mehr verdampft werden.

[0006] Dennoch weiss man, dass eine weitere Zufuhr von Wassertröpfchen («overfogging») einen Zuwachs an von der Turbine abnehmbarer elektrischer Energie zur Folge haben kann, obwohl die Wassertröpfchen nicht mehr im Luftstrom im Lufteinlasskanal verdampft werden können. Dass es dennoch zu einem Zuwachs an abnehmbarer elektrischer Energie kommt, liegt daran, dass beim Zuführen des Luftstroms zur Turbine die Luft im Kompressor-Abschnitt der Turbine komprimiert wird, was die zuvor gesättigte Luft erwärmt und sie noch einmal aufnahmefähiger für Feuchtigkeit macht. Die im Lufteinlasskanal im Luftstrom enthaltenen überschüssigen Wassertröpfchen können dann bei erhöhter Temperatur in dem Luftstrom verdampft werden und zu dem Zuwachs an von der Turbine abnehmbarer elektrischer Energie beitragen.

[0007] Bei der Zufuhr eines solchen mit Wassertröpfchen übersättigten Luftstroms besteht die Gefahr, dass es zu Erosion im Kompressor-Abschnitt der Gasturbine kommen kann. Damit eine derartige Erosion nicht erfolgt, darf die Tröpf-chengrösse der Wassertropfen nicht grösser als etwa 10-30 pm sein. Die Erzeugung derartig feiner Tröpfchen ist jedoch nicht so trivial und stellt hohe Anforderungen an die entsprechenden Düsen, mit denen solche feinen Tröpfchen erzeugt werden.

[0008] Ein bekannter Düsentyp, mit der es möglich ist, derartig feine Wassertröpfchen zu erzeugen, ist die sogenannte Prallbügel-Düse. Eine solche Prallbügel-Düse weist einen gekrümmten Bügel - den Prallbügel - auf, dessen Spitze gegenüber der Austrittsöffnung der Düse angeordnet ist. Gegen die Spitze dieses Prallbügels prallt der aus der Austrittsöffnung der Düse austretende Wasserstrahl, wodurch eine Zerstäubung erfolgt und die gewünschten feinen Wassertröpfchen entstehen.

[0009] Diese Düse ist an sich funktionstüchtig. Allerdings muss der Prallbügel relativ zu der Austrittsöffnung sehr genau justiert sein, damit die gewünschten feinen Tröpfchen entstehen können. Diese genaue Justierung des Prallbügels relativ zur Austrittsöffnung muss in jedem Falle aufrechterhalten bleiben, wobei zu berücksichtigen ist, dass der Prallbügel sowohl während der Montage als auch während des Betriebs äusserst exponiert ist. Darüber hinaus ist die Herstellung der Düse schwierig, und sie weist auch Nachteile im Hinblick auf ihre Standzeit auf. Denn auch bei einer Prallbügel-Dü-se kann nach einiger Zeit Erosion auftreten, sodass die Düse schon aus Sicherheitsgründen von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden muss, damit die gewünschte Sprayqualität (maximale Tröpfchengrösse) gewährleistet werden kann. Dies verringert die Wirtschaftlichkeit der Düse für sich genommen und auch der Anlage insgesamt doch recht erheblich, weil das Auswechseln der Düsen nicht ohne einen Stillstand der Anlage erfolgen kann.

[0010] Obwohl die eingangs genannten Dralldruck-Düsen grundsätzlich sehr zuverlässig funktionieren und auch sehr gute Standzeiten aufweisen, hat man sie bisher für einen solchen Einsatz nicht verwenden können, weil mit diesem Typ Düse die erforderlichen feinsten Tröpfchen nicht erzeugt werden konnten.

[0011] Hier will die Erfindung Abhilfe schaffen. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Dralldruck-Düse der eingangs genannten Art vorzuschlagen, mit deren Hilfe es möglich ist, Wassertröpfchen mit einer mittleren Tröpfchengrösse kleiner als 10-30 pm, vorzugsweise sogar mit einer mittleren Tröpfchengrösse kleiner als 10 pm zu erzeugen, bei einer entsprechend schmalen Verteilung der insgesamt auftretenden Tröpfchengrössen. Dies soll insbesondere, aber

2

CH 695 546 A5

nicht ausschliesslich, für hohe Volumenströme des Wassers möglich sein («overfogging»).

[0012] Diese Aufgabe wird mit einer erfindungsgemässen Dralldruck-Düse, wie sie durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs 1 charakterisiert ist, sowie mit einer Düsenanordnung mit einer Düse gemäss Patentanspruch 6 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemässen Dralldruck-Düse und Düsenanordnung ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0013] Weitere Vorteile ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines vorteilhaften Ausführungsbeispiels der erfindungemässen Dralldruckdüse mit Hilfe der Zeichnung. Es zeigen:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel des Düsenkörpers der erfindungsgemässen Dralldruck-Düse,

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Düsenkörper gemäss Fig. 1,

Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel eines Deckels zum Abdichten des Innenraums des Düsenkörpers,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung mit einer Düse und mit Filter, Dichtring und Rückschlagventil im Zusammenbau,

Fig. 5 die Düsenanordnung aus Fig. 4, eingeschraubt in ein Anschlussrohr,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung im Zusammenbau, und

Fig. 7 erneut ein weiteres Ausführunqsbeispiel einer Düsenanordnuna im Zusammenbau.

[0014] In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel des Düsenkörpers 10 der erfindungsgemässen Dralldruck-Düse dargestellt, während in Fig. 3 der zugehörige Deckel 11 zum Abdichten des Innenraums 100 des Düsenkörpers 10 zu erkennen ist. Man erkennt aus Fig. 1, dass der Düsenkörper 10 einen Innenraum 100 aufweist, der zunächst einen zylindrischen Abschnitt 101 aufweist, in welchen hinein im Zusammenbau ein entsprechender zylindrischer Abschnitt 111 des Deckels 11 (Fig. 3) eingesetzt ist. An diesen zylindrischen Abschnitt 101 des Innenraums 100 schliesst sich ein konischer Abschnitt 102 des Innenraums 100 an. Der konische Abschnitt 102 weist dort seinen grössten Durchmesser D auf, wo der zylindrische Abschnitt 101 in den konischen Abschnitt 102 einmündet. An seinem anderen Ende, also dort, wo der konische Abschnitt 102 seinen kleinsten Durchmesser DQ aufweist, mündet er in die Austrittsöffnung 103 ein. Die Übergänge von dem zylindrischen Abschnitt 101 in den konisch sich verjüngenden Abschnitt 102 ebenso wie der Übergang des konisch sich verjüngenden Abschnitts 102 in die Austrittsöffnung 103 erfolgen fliessend, also ohne Kanten bzw. allenfalls mit gerundeten Kanten. Die Darstellung mit Kanten ist in Fig. 1 lediglich der besseren Übersichtlichkeit halber so gewählt, damit man die verschiedenen Bereiche besser voneinander unterscheiden kann.

[0015] Im oberen Endbereich des konisch sich verjüngenden Abschnitts 102 ist eine Eintrittsöffnung 104 vorgesehen, die mehr oder weniger tangential - in dieser Anmeldung als im Wesentlichen tangential bezeichnet - in den konischen Abschnitt 102 des Innenraums 100 einmündet (siehe hierzu auch Fig. 2). Zu dieser Eintrittsöffnung 104 hin führt ein Zufuhrkanal 105, der von seiner Länge Lp her in der Praxis vorzugsweise sehr kurz ist. Dieser Zufuhrkanal 105 weist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel - von der Eintrittsöffnung 104 aus betrachtet - zunächst einen zylindrischen Abschnitt 105a auf, an welchen sich ein sich erweiternder Abschnitt 105b anschliesst. Die Erweiterung des sich erweiternden Abschnitts 105b erfolgt dabei fliessend und weist keinerlei kantigen Übergänge auf (allenfalls sind die Kanten gerundet). Die diesbezügliche Darstellung in Fig. 1 erfolgte nur aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit, um besser erkennen zu können, dass der Zufuhrkanal 105 einen zylindrischen Abschnitt 105a und einen sich erweiternden Abschnitt 105b aufweist. Es können auch mehrere Eintrittsöffnungen 104 vorgesehen sein, z.B. zwei oder vier Eintrittsöffnungen mit entsprechenden Zufuhrkanälen.

[0016] Der Durchmesser des zylindrischen Abschnitts 105a stimmt mit dem Durchmesser Dp des Eintrittsöffnung 104 überein. Dabei wird unter dem Durchmesser Dp der Eintrittsöffnung 104 der Durchmesser betrachtet, der sich ergibt, wenn die Eintrittsöffnung 104 auf eine Ebene projiziert ist, welche sich senkrecht zur Längsachse des Zufuhrkanals 105 erstreckt. Die Begrenzung der Eintrittsöffnung 104 ist in der Praxis aufgrund der endlichen Ausdehnung der Eintrittsöffnung 104 gekrümmt, wie man leicht aus Fig. 2 erkennen kann, aus welcher heraus man gut die Anordnung der Eintrittsöffnung 104 sowie des Zufuhrkanals 105 erkennen kann.

[0017] Das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel des Deckels 11 dient zum dichten Verschliessen des Innenraums 100 des Düsenkörpers 10. Der Deckel 11 weist einen Abschnitt 111 auf, welcher in den zylindrischen Abschnitt 101 des Innenraums 100 hineinpasst. Ferner weist er einen umlaufenden Abschnitt 116 auf, welcher mit Auflageflächen 117 versehen ist, die im zusammengebauten Zustand auf der Fläche 107 des Düsenkörpers 10 zum Anliegen kommen. Der Innenraum 100 des Düsenkörpers ist dann zu der Seite, die der Austrittsöffnung 103 abgewandt ist, dicht verschlossen. Ein weiteres Ausführungsbeispiel eines solchen Deckels ist in Fig. 3 durch die gestrichelte Linie zu erkennen.

[0018] Im Betrieb wird ein flüssiges Medium, typischerweise entmineralisiertes Wasser, durch den Zufuhrkanal 105 und die Eintrittsöffnung 104 hindurch in den oberen Endbereich des sich verjüngenden Abschnitts 102 des Innenraums 100 im Wesentlichen tangential zugeführt. Die zugeführte Flüssigkeit erhält durch die Form des konischen Abschnitts einen Drall. Auf der Innenwand bildet sich ein Wasserwirbel, der bei genügend grossem Drall im Bereich der Austrittsöffnung 103 ein Hohlwirbel (Wasserfilm mit Luftkern) ist. Die Tröpfchengrösse der durch eine solche Düse gebildeten Tröpfchen soll so bemessen sein, dass die mittlere Tröpfchengrösse im Bereich von maximal 10-30 pm liegt und eine möglichst schmale Verteilung der Tröpfchengrösse vorliegt. Vorzugsweise soll die mittlere Tröpfchengrösse kleiner als 10 pm sein mit schmaler Verteilung der Tröpfchengrösse.

[0019] Damit eine solche mittlere Tröpfchengrösse erreicht werden kann, sind einige Parameter der Düse in einem be3

CH 695 546 A5

stimmten Verhältnis zueinander zu wählen. Dies betrifft den Durchmesser Dp der Eintrittsöffnung 104, den Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts 102 an seinem Ende mit dem grössten Durchmesser Ds, die axiale Länge Lg des sich verjüngenden Abschnitts 102 sowie den Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts 102 an seinem Ende mit dem kleinsten Durchmesser DQ, also dort, wo der sich verjüngende Abschnitt 102 in die Austrittsöffnung 103 übergeht, die ebenfalls den Durchmesser DQ und eine Länge LQ aufweist.

[0020] Insbesondere stehen diese Parameter in einem Verhältnis zueinander, das in folgenden Bereichen liegt:

- Durchmesser der Eintrittsöffnung zu Durchmesser der Austrittsöffnung Dp/DQ im Bereich von 0.42 bis 1.56 (für eine einzige Eintrittsöffnung; für mehrere Eintrittsöffnungen ist dieser Bereich entsprechend umzurechnen, z.B. beträgt er für zwei Eintrittsöffnungen 0.3 bis 1.1), was insbesondere davon beeinflusst wird, ob eine, zwei oder z.B. vier Eintrittsöffnungen vorgesehen sind,

- grösster Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts 102 zu kleinster Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts Ds/Dq im Bereich von 3 bis 8

- Länge des sich verjüngenden Abschnitts 102 zu grösstem Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts L /D so, dass der Öffnungswinkel a des sich verjüngenden Abschnitts 102 im Bereich von 60° bis 120° liegt, insbesonèere etwa 90° beträgt,

- Länge der Austrittsöffnung 103 zu Durchmesser der Austrittsöffnung LQ/D0 im Bereich von 0.2 bis 1.5, vorzugsweise etwa 0.5.

[0021] Beispielsweise kann derDurchmesserOr der Ausslrillsöffriung 103inrBereictrvon0.15 mrrrbis 0:8 mrrrliegenrje-nachdem, welcher Volumenstrom des flüssigen Mediums erforderlich ist. Der Druck, mit welchem das flüssige Medium - hier entmineralisiertes Wasser - durch den Kanal 105 und die Eintrittsöffnung 104 hindurch im Wesentlichen tangential in den Innenraum bzw. in dessen sich verjüngenden Abschnitt 102 zugeführt werden, liegt typischerweise im Bereich von etwa 120 bar bis etwa 220 bar, vorzugsweise bei etwa 160 bar. Je höher der Druck ist, mit welchem das Wasser in den Innenraum bzw. in dessen sich verjüngenden Abschnitt 102 zugeführt wird, desto besser. Dabei ist die Lebensdauer von entsprechenden Pumpen und die Lebensdauer der Düsen zu berücksichtigen, welche bei höheren Drücken verkürzt werden kann.

[0022] Der Zufuhrkanal 105 bzw. dessen zylindrischer Abschnitt 105a weist bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel den gleichen Durchmesser Dp auf wie die Eintrittsöffnung 104. Die Länge Lp des Zufuhrkanals 105 bzw. dessen zylindrischen Abschnitts 105a ist, wie zuvor bereits beschrieben, so klein wie möglich gewählt, damit möglichst wenig kinetische Energie der Flüssigkeit verloren geht. Das Verhältnis der Länge Lp zum Durchmesser Dp ist möglichst klein und liegt insbesondere im Bereich von 1 bis 10.

[0023] Bei einem praktischen Ausführungsbeispiel beträgt beispielsweise der Durchmesser Dq der Austrittsöffnung 103 etwa 0.75 mm. Bei einer Düse mit zwei Eintrittsöffnungen (und entsprechend natürlich zwei Zufuhrkanälen) beträgt das Verhältnis des Durchmessers D der Eintrittsöffnung 104 zum Durchmesser D der Austrittsöffnung Dp/D etwa 0.4 (wäre nur eine einzige Eintrittsöffnung vorgesehen, würde sich umgerechnet ein Verhältnis Dp/D von etwa 0.57 ergeben). Das Verhältnis des grössten Durchmessers D des sich verjüngenden Abschnitts 102 zum kleinsten Durchmesser D des sich verjüngenden Abschnitts D^/D^ betrag? etwa 6.8. Das Verhältnis der Länge L des sich verjüngenden Abschnitts 102 im Verhältnis zum grössten Durchmesser D ergibt sich aus der Geometrie5des sich verjüngenden Abschnitts 102 bei einem Öffnungswinkel a von 90° zu etwas 0.58. Das Verhältnis der Länge LQ der Austrittsöffnung 103 zum Durchmesser DQ der Austrittsöffnung LQ/D0 beträgt bei diesem Beispiel etwa 0.5.

[0024] Mit Hilfe von Keramikspritzverfahren kann man solche Düsen bzw. Düsenkörper aus keramischen Werkstoffen spritzen, mit Hilfe von Sinterverfahren kann man sie ebenfalls herstellen. Dabei kommen als Werkstoffe alle Hochleis-tungs-Keramik-Werkstoffe sowie Hartmetalle, Sintermetalle und Kunststoffe, die im Sinter- oder Spritzverfahren verarbeitet werden können, in Frage. Irisbesondere (aber nicht ausschliesslich) kommen die folgenden Werkstoffe in Betracht: Oxidkeramiken (wie z.B. Aluminiumoxid-Keramiken und Zirkonoxid-Keramiken) in verschiedenen Qualitäten sowie Mischkeramiken auf der Basis von Oxidkeramiken; Nichtoxid-Keramiken (z.B. Siliziumkarbid-Keramiken und Siliziumnitrid-Keramiken in verschiedenen Qualitäten sowie Mischkeramiken auf der Basis von Karbiden und Nitriden; Hartmetalle (z.B. Wolframkarbide) in verschiedenen Qualitäten sowie Mischwerkstoffe (Cermets) auf Basis von Wolframkarbiden; alle im Sinterverfahren verarbeitbaren Werkstoffe. Mit derartigen Werkstoffen ist es zuverlässig möglich, solche Dralldruck-Düsen bzw. deren Düsenkörper herzustellen, die die erfindungsgemässen Parameter aufweisen und mit denen es möglich ist, die gewünschten mittleren Tröpfchengrössen zu erzeugen bei schmaler Verteilung der auftretenden Tröpfchengrössen.

[0025] In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung 2 im Zusammenbau dargestellt. Eine solche Düsenanordnung 2 kann, wie in Fig. 5 im eingeschraubten Zustand dargestellt, in ein Anschlussrohr 3 eingeschraubt werden, durch welches hindurch die Düse mit dem entmineralisierten Wasser versorgt werden kann.

[0026] Die Düsenanordnung 2 umfasst ausser dem - bereits zuvor ausführlich beschriebenen - Düsenkörper 10 und dem Deckel 11 ein Filter 21, einen Dichtring 22, der hier als O-Ring ausgeführt ist, sowie ein Rückschlagventil 23, welches seinerseits ein Ventilgehäuse 230 mit einem Ventilsitz 231 für einen Ventilkörper 232 - hier in Form einer Kugel -und ein Rückstellelement 233 - hier in Form einer Feder - umfasst. Diese einzelnen Elemente sind gesamthaft in einem Düsengehäuse 20 untergebracht, welches an seinem der Austrittsöffnung abgewandten Ende ein Aussengewinde 200 aufweist, mit welchem die Düsenanordnung 2 gesamthaft in eine entsprechende Aufnahme 30 eines Anschlussrohrs 3 (Fig. 5) eingeschraubt werden kann.

[0027] Das unter entsprechendem Druck durch einen Zufuhrkanal 31 des Anschlussrohrs 3 strömende entmineralisierte

4

CH 695 546 A5

Wasser drückt gegen den Ventilkörper 232 (Kugel) und öffnet das Ventil gegen die Rückstellkraft des Rückstellelements 233 (Feder). Das eindringende Wasser gelangt dadurch zu dem Filter 21, in welchem allfällige noch vorhandene kleine Partikel herausgefiltert werden. Nach dem Durchströmen des Filters 21 gelangt das Wasser durch den Zufuhrkanal 105 und die Eintrittsöffnung 104 im Wesentlichen tangential in den sich verjüngenden Abschnitt 102 des Innenraums 100, wie dies bereits weiter oben ausführlich beschrieben ist. Sinkt der Druck, mit welchem das entmineralisierte Wasser gegen den Ventilkörper 232 drückt, unter einen bestimmten Mindestdruck, so schliesst das Ventil, indem das Rückstellelement 233 (Feder) den Ventilkörper 232 zurückstellt und ihn gegen den Ventilsitz 231 drückt. Auch bei plötzlich auftretenden rückwärts gerichteten hohen Drücken (Rückschlägen) im Düsenbereich schliesst das Rückschlagventil 23.

[0028] In Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung 2a dargestellt, welche ebenfalls einen wie zuvor bereits ausführlich beschriebenen Düsenkörper 10a und einen entsprechenden Deckel 11a umfasst, sowie einen Dichtring 22a. Ferner umfasst die Düsenanordnung 2a das Filter 21a sowie ein Rückschlagventil 23a, welches ein Ventilgehäuse 230a aufweist, welches gleichzeitig den Ventilsitz 231a für den Ventilkörper 232a definiert, der in der Ruhestellung mit Hilfe des Rückstellelements 233a - hier in Form einer Feder - an dem Ventilsitz 231a anliegt. Schliesslich umfasst die Düsenanordnung 2a auslassseitig noch einen Dichtring 24a sowie einlassseitig eine Schraube 25a. Diese Schraube 25a weist einen Durchlass 250a auf, damit das zugeführte Wasser überhaupt zur Düse gelangen kann. Die genannten Elemente sind in einem Düsengehäuse 20a untergebracht und werden im montierten Zustand von der Schraube 25a zusammengehalten.

[0029] Das Ausführungsbeispiel der Düsenanordnung 2a gemäss Fig. 6 zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass -bei kompakter Bau weise "der Dûsënanordnûrfg~diê~Klebstellen zum Einkleb~eTTz:Brdes~Düsenkörpers~10a~in~däs~Dü~ sengehäuse 20a vermieden werden können. Stattdessen erfolgt die Abdichtung des Düsenkörpers 10a über den Dichtring 24a (O-Ring), und die einzelnen Elemente können der Reihe nach in das Düsengehäuse 20a eingesetzt und anschliessend mittels der Schraube 25a verspannt werden.

[0030] Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Düsenanordnung 2b ist in Fig. 7 dargestellt. Auch die dort dargestellte Düsenanordnung 2b umfasst einen wie zuvor bereits ausführlich beschriebenen Düsenkörper 10b und einen entsprechenden Deckel 11b, der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel einen konischen Teil aufweist, der zur besseren «Führung» des Dralls beitragen kann (ähnlich wie es in Fig. 1 bereits strichliert angedeutet ist), sowie einen Dichtring 22b. Der Deckel 11b wird mittels einer Spannschraube 12b fest auf den Düsenkörper 10b gepresst. Ferner umfasst die Düsenanordnung 2b das Filter 21b sowie ein Rückschlagventil 23b, welches eine Ventilblende 230b (anstelle eines Ventilgehäuses) aufweist, welche gleichzeitig den Ventilsitz 231b für den Ventilkörper 232b definiert, der in der Ruhestellung mit Hilfe des Rückstellelements 233b - hier in Form einer Feder - an dem Ventilsitz 231b anliegt. Schliesslich umfasst die Düsenanordnung 2b auslassseitig noch einen Dichtring 24b sowie einlassseitig eine Schraube 25b. Diese Schraube 25b weist einen Durchlass 250b auf, damit das zugeführte Wasser zur Düse gelangen kann. Die genannten Elemente sind in einem Düsengehäuse 20b untergebracht und werden im montierten Zustand von der Schraube 25b zusammengehalten.

[0031] Die Düsenanordnung 2b zeichnet sich dadurch aus, dass ihre gesamte Bauhöhe reduziert ist, die Feder stützt sich an einem Ende in dem (Metall-)Filter 21b ab und ist innerhalb des Filters angeordnet. Ausserdem ist anstelle eines Ventilgehäuses nur noch eine Ventilblende 230b vorgesehen, welche ein weniger voluminöses und leichter herstellbares Teil darstellt. Auch hier entfällt bei der Herstellung das Einkleben, stattdessen erfolgt ein einfaches Einsetzen der einzelnen Teile und anschliessendes mechanisches Verspannen.

Claims

Patentansprüche

1. Dralldruck-Düse mit einem Düsenkörper (10), in welchem ein Innenraum (100) vorgesehen ist, dereinen sich verjüngenden Abschnitt (102) mit einem grössten Durchmesser (P ) und einem kleinsten Durchmesser (D ) aufweist, welche Düse mindestens eine im Wesentlichen tangential in den sich verjüngenden Abschnitt (102) des Innenraums (100) einmündende Eintrittsöffnung (104) aufweist, welche Eintrittsöffnung in demjenigen Endbereich des sich verjüngenden Abschnitts (102) des Innenraums (100) vorgesehen ist, der den grössten Durchmesser (Dg) aufweist, sodass im Betrieb durch diese Eintrittsöffnung (104) hindurch in den Endbereich mit dem grössten Durchmesser (D ) ein flüssiges Medium unter Druck im Wesentlichen tangential in den sich verjüngenden Abschnitt (102) des Innenraums (100) zuführbar ist, wobei der sich verjüngende Abschnitt (102) des Innenraums (100) eine axiale Länge (L ) aufweist und an seinem Ende mit dem kleinsten Durchmesser (DQ) in eine Austrittsöffnung (103) der Düse einmündet, die den gleichen Durchmesser (DQ) wie der kleinste Durchmesser (Dß) des verjüngenden Abschnitts (102) sowie eine Länge (LQ) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Eintrittsoffnung einen Durchmesser (D ) aufweist und die verschiedenen Parameter in einem Verhältnis zueinander stehen, das in folgenden Bereichen liegt:

- Durchmesser der Eintrittsöffnung zu Durchmesser der Austrittsöffnung (Dp/DJ im Bereich von 0.42 bis 1.56

- grösster Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts (102) zu kleinster [Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts (Ds/DQ) im Bereich von 3 bis 8

- Länge desssich verjüngenden Abschnitts (102) zu grösstem Durchmesser des sich verjüngenden Abschnitts (L /D ) so, dass der Öffnungswinkel (a) des sich verjüngenden Abschnitts (102) im Bereich von 60° bis 120° liegt,

- tänge der Austrittsöffnung (103) zu Durchmesser der Austrittsöffnung (LQ/D0)im Bereich von 0.2 bis 1.5.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (10) einen in die Eintrittsöffnung (104) einmündenden Zufuhrkanal (105) umfasst, der den gleichen Durchmesser (Dp) aufweist wie die Eintrittsöffnung (104).

3. Düse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Eintrittsöffnung (104) einmündende Zufuhrkanal

5

CH 695 546 A5

(105) eine Länge (Lp) aufweist, wobei das Verhältnis von dessen Länge (Lp) zu dessen Durchmesser (Dp) im Bereich von 1 bis 10 liegt.

4. Düse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (10) aus einem keramischen Werkstoff, insbesondere aus einer Oxidkeramik oder einer Nichtoxidkeramik, oder aus einem Hartmetall, oder aus einem im Sinterverfahren verarbeitbaren Werkstoff hergestellt ist.

5. Düse nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei genannte im Wesentlichen tangential in den sich verjüngenden Abschnitt (102) des Innenraums (100) einmündende Eintrittsöffnungen (104) vorgesehen sind, welche in demjenigen Endbereich des sich verjüngenden Abschnitts (102) mit dem grössten Durchmesser in regelmässigen Abständen über den Umfang verteilt angeordnet sind.

6. Düsenanordnung (2, 2a, 2b) mit einem Düsengehäuse (20, 20a, 20b), in welchem eine Düse, ein Filter (21, 21a, 21b) sowie ein Ventil (23, 23a, 23b) angeordnet sind, und welches Düsengehäuse (20, 20a, 20b) mit einem Dichtring (22, 22a, 22b) versehen ist, um dicht mit einem Anschlussrohr (3) verbunden werden zu können, dadurch gekennzeichnet, dass die Düse gemäss einem der vorstehenden Ansprüche ausgebildet ist.

7. Düsenanordnung (2, 2a, 2b) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Dichtring (22, 22a, 22b) am Düsengehäuse (20, 20a, 20b) angeordnet ist und dieses umgibt und dass das Düsengehäuse (20, 20a, 20b) an seinem der Austrittsöffnung (103) der Düse abgewandten Ende mit einem Aussengewinde versehen ist, um in ein entspre-chendes Innengewinde eines Anschlussrohrs (3) eingeschraubt werden zu können.

8. Düsenanordnung (2a) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (23a) ein Ventilgehäuse (230a) umfasst, in welches der Filter (21a) hineinragt, sowie ein federndes Rückstellelement (233a) und einen Ventilkörper (232a), wobei das Ventilgehäuse (230a) einen Ventilsitz (231a) für den Ventilkörper (232a) definiert und das Rückstellelement (233a) zwischen dem Ventilgehäuse (230a) und der Düse angeordnet ist, sodass das düsenseitige Ende des Rückstellelements (233a) sich auf der Düse bzw. auf einem Deckel (11 a) der Düse abstützt und das andere Ende des Rückstellelements (233a) den Ventilkörper (232a) in Richtung auf den Ventilsitz (231a) zu drückt, dass ferner zwischen der Düse und dem Düsengehäuse (20a) ein Dichtring (24a) angeordnet ist, und dass schliesslich am eingangsseitigen Ende des Düsengehäuses (20a) eine Schraube (25a) vorgesehen ist, welche den Filter (21a), das Ventil (23a) und die Düse im Düsengehäuse (20a) fixiert.

9. Düsenanordnung (2b) nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ventil (23b) eine Ventilblende (230b), ein federndes Rückstellelement (233b) und einen Ventilkörper (232b) umfasst, wobei die Ventilblende (230b) einen Ventilsitz (231b) für den Ventilkörper (232b) definiert und das Rückstellelement (233b) zwischen der Ventilblende (230b) und dem der Ventilblende (230b) nachgeschalteten Filter (21b) angeordnet ist, sodass das düsenseitige Ende des Rückstellelements (233b) sich am Filter (21b) abstützt und das andere Ende des Rückstellelements (233b) den Ventilkörper (232b) in Richtung auf den Ventilsitz (231b) zu drückt, und wobei das Ventil (23b) und der Filter (21b) mit Hilfe einer Schraube (25b) im Düsengehäuse (20b) fixiert sind, und dass ferner zwischen der Düse und dem Düsengehäuse (20b) ein Dichtring (24b) angeordnet ist, an welchem die Düse mit Hilfe einer Spannschraube (12b) fixiert anliegt.

6