DE1906772C3

DE1906772C3 - Sprühdose

Info

Publication number: DE1906772C3
Application number: DE1906772A
Authority: DE
Inventors: George W. Fort Myers Fla. Meek (V.St.A.)
Original assignee: Carl Munters and Co
Current assignee: Carl Munters AB
Priority date: 1968-02-12
Filing date: 1969-02-11
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1906772B2; DE1906772A1; GB1247952A; FR2001731A1; FR2001731B1; US3533560A

Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse mit Dralleinsatz und einer sich zu einem großen Sprühwinkel erweiternden Austrittslippe zum Beregnen einer viereckigen Fläche.

Die Sprühdüse ist insbesondere für Kontaktapparate gedacht, bei denen Wasser gleichmäßig auf die Oberseite von Einsatzkörpern verteilt wird und sich an den Schichten der Einsatzkörper ein gleichmäßiger, nach unten strömender Wasserfilm ausbildet, der mit der im Gegensirom oder Querstrom zugeführten Luft in Kontakt gebracht wird. Auf diese Weise wird das abwärtsströmende Wasser oder gegebenenfalls die Luft gekühlt.

Die Verteilung des Wassers auf die Oberseite der Einsatzkörper erfolgt in bekannter Weise-durch mehrere Rohrleitungen, an denen eine große Anzahl dicht nebeneinanderliegender Spriihdüsen angeordnet ist. Da jede Düse nur einen geringen Sprühwinkel aufweist, ist der Bauaufwand beträchtlich. Ferner liefern die bekannten Düsen hohle Spritzkegel, so daß in der Mitte der Spritzkegel Teilflächen unbenetzt bleiben und andererseits Teilflächen zu stark binetzt werden.

Um eine gleichförmige Verteilung einer aus einer Düse austretenden Flüssigkeit zu erreichen, ist es auch bekannt, vor der Düsenöffnung einen Dralleinsatz vorzusehen, der einen axial gerichteten Durchlaß und tangential verlaufende DurchlaßöfFnungen aufweist. Dadurch wird der Flüssigkeit eine Drallbewegung erteilt, so daß ein voller Zerstäubungskegel erzeugt wird (deutsche Patentschrift 71 453). Andererseits sind auch schraubenlinig geformte Drallcinsätzc bekannt (USA.-Patentschrift 1 731 813).

Demgegenüber besteht die der Erfindung zugrunde

liegende Aufgabe darin, die Leistungsfähigkeit einer Sprühdüse beträchtlich zu erhöhen, so daß mit einer Sprühdüse größere Flächen gleichmäßig beregnet werden können.

Diese Aufgabe ist ertindungsgemäß bei der Sprühdüse der eingangs geschilderten Art dadurch gelöst, daß die Ausirittslippe mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Wellenkämmen und Wellentälern versehen

ίο ist, die gekrümmt von der Düsenöffnung zu den Austrittsstellen der Flüssigkeit am Umfang der Austrittslippe verlaufen, und die Schnittpunkte der Tangenten in den Austrittsstellen mit der zu beregnenden Ebene eine viereckige Fläche umgrenzen.

Mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse ist der Vorteil erzielt, daß die Flüssigkeit auf eine viereckige Niederschlagsfläche verteilt wird, so daß eine größere Fläche als mit den bekannten Sprühdüsen beregnet werden kann. Das Verhältnis der Seitenlängen der 7u beregnenden Fläche kann nach Wunsch abgeändert werden und kann bis zu etwa 1,3:1 betragen. Die Flüssigkeitsverteilung auf der beregneten Fläche ist gleichmäßig. Ein weiterer Vorteil ist darin zu sehen, da;.': die Sprühdüse für verhältnismäßig niedrige Drücke der Flüssigkeit geeignet ist. Dadurch kann die Leistung der Flüssigkeitspumpe verringert werden. Bei dei Verwendung der Sprühdüsen in Kontaktapparaten, insbesondere Kühltürmen, ergeben sich erhebliche Einsparungen an Rohrleitungen und an der Anzahl der Sprühdüsen.

In einer vorteilhaften Weiterbildung ist die Krümmung der Austrittslippe so gewählt, daß der Sprühwinkel etwa 90 bis 150° beträgt. Dadurch läßt sich die Spritzdüse in einem verhältnismäßig geringen Abstand oberhalb des Kontaktkörpers anordnen, so daß eine kleinere Bauhöhe ermöglicht ist. Vorzugsweise beträgt der Sprühwinkel zwischen 115 und 140 .
Ferner kann in vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung der Umfang der Austrittslippe rechteckig, quadratisch oder kreisförmig sein. Der Außenumfang der Austrittslippe ist s"init unabhängig von der Verteilung der Flüssigkeit auf die zu beregnende Fläche. Für die viereckige Verteilung der Flüssigkeit auf die zu beregnende Fläche sind die Austrittsstellen an der Austrittslippe wesentlich, deren Tangenten mit der zu beregnenden Fläche bestimmte Winkel einschließen, wie nachstehend erläutert ist. Infolge der großen Sprühwinkcl ist die Düsenlänge \ orhältnismäßig kurz, so daß sich auch hier eine Einsparung .in Baulänge eines Kontaktapparates ergibt.

In einer weiteren vorteilhaften Ausbildung der Erlindung ist der Durchmesser der Düsenöffnung durch Düseneinsätze veränderbar. Dadurch kann in einfächer Weise die Größe der zu beregnenden Fläche ν ei ändert werden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend an 1 land der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 in schcmatischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Rohrverteilung mit Spriihdüsen zur Beregnung von Kontaktkörpern,

Fig. 2 einen Schnitt in vergrößertem Maßstab durch eine Sprühdüse,

Fig. 3 einen Schnitt durch die Düsenöffnung mit einem Düseneinsatz,

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung der Unterseite einer Sprühdüse,

1 77°

F i μ. > eine perspektivische Darstellung mehrerer ■s. ruhdüseii zur Beregnung ines Kontakt^örperv !■"ig 6 einen leilschnitt durch eine Sprühdüse mit

■ alleinsatz,

! ι g. 7 ein Vektordiagramm der au.·, der Sprühdüse i .:iis'retcud:'n Flüssigkeit.

!■'ig. 8 eine schematische Darstellung der Fiüssiü-'■ .!tsv.rteikmg auf der zu beregnenden Fläche und

1- i g. 4 eine schematische Darstellung der FIüsmük.itsverteihmg an der gekrümmter. Unterseite der •Viistritislippe.

im oberen Teil der Fig. I ist mit gestrichelten Linien die bisherige Ausführungsform bei Kühl- : irmen dargestellt, bei der viele Düsen 16 an ein Ver-

■ eiieirohr 14 angeschlossen waren: die Düsen -;iühen ungleichmäßig un, verstopfen leicht.

Gemäß der Gründung .sind dagegen in Fin. 1 an Lis Verteilerrohr 30 mit seinen Zweigleitungen 32 λ eilige Sprühdüsen 34 angeschlossen, von denen jede •::e ; ewiiiischte rechteckige, beispielsweise quadra- ac

■ -ehe Fläche 36 gleidim.il'ii' beiegccl Die Größe ·. :■ I Liehe ist nur von den Abmessi'iu',en :1er verwen-.-en Spiühdüse abhangig. FKrKi μ jede Sprüh-■ : -e 34 nahe dem oberen 1 :ule der gewellten Schich-

: 12 eines Kiihliurrnes angebracht, um eine 110- a»; .: .ingtc Bauweise für das direkt über den Schichten ! - eingebaute Verteilerrohrnetz zu ermöulichen. wie '·:·■ I- i g. 5 hervorgeht. Beispielsweise können die '·.:■ i iiluluMjn 34 für einen Durchlaß von bis zu etwa ■ -''I item je Minute, verglichen mit ilen etwa 5.7 '■••is 1 1 Litern je Minute der bisherigen Düsen 16, bestimmt sein, und es genügen niedrigere bumpeu-

' 1 L i g. 5 ist eine Gegenstronikühlvorrichtuiii: ; gestellt, hei der das von den Sprühdüsen abietic- ;·.-:κ· V,\.-s.?r an den einen Finsatzkörper bildenden NJiIvIItCH 12 abwärts rieselt und Luft aus der Um-.!MIiVJ diiich mehl iiezeiiite untere ί inlaßschlitze ;u:t;els eines Gebläses angesaugt und aufwärts geil· ili.Kl wird, wobei sie mit dem ununterbrochen ab-■A.iris rinnenden dünnen Wasserlilm in Berührung ■,onimt und dadurch das Wassergekühlt wild.

Jede Zweigleitung 32 ist gemäß Fig 2 an seiner ' lüciseilc au bestimmten Stellen aulgebohrt; in die OÜnungen sind Hülsen 38 eingesetzt, die bei 40 vor-/1 -.weise >erschweißt oder in anderer Weise llüssiuki iisiheht mit dem Verteilerrohr verbünde:) sind. Jede Hülse 38 ist am unteren F.nde. wie mit gestrichelten ! mien angedc.'ei. mit einem Schlitz 42 zur AuI-aahnie eines Bele-tiL'ungsansat/es 44 versehen, der an de Düse 34 befestigt ist, so daß die Düse 34 nach Ai! eines Bajonettverschlusses mit der Hülse 38 lösbar verbunden ist Selbstverständlich kann auch ein anderer S. hnellv 1. rschluß vorgesehen sein, um eine Düse in einer Hülse zu befestigen. 5;

Die obere Außenwand 46 der Sprühdüse hat so engen Gleitsitz mii der Innenwand der Hülse 38, daß bequemer hin- und Ausbau der Düse möglich ist, uhcr kem Wasser hindurditrela] kann.

Ein Dralleinsatz. SO ist in den zylindrischen Körper der Sprühdüse eingesetzt und ruht auf einem an der inneren Düscnvvand ausgebildeten Absatz. 48. Der Dralleinsatz 50 hat vier schrägverlaufende Schlitze oder Kanäle 52, durch die das Wasser aus dem Raum 4") in die Kammer 56 und zur Düsenöffnung 54 gelangt. Die Kanäle erteilen dem Wasser eine schnelle Dreh wirbelbewegung, wenn es in die Kammer 56 eintritt; infolge ri> . Drehbewegung strebt das Wasser zentrifugal auswärts und tritfl bei seinem Durchgang durch die Dusenollnung 54 au! die Außenwände der Düse und wird an die in lvs:immter Weise ausgeformten Flachen einei Ausiritislippe 58 an der I nierseite de: Sprühdüse gepreßt, folgt diesen Flächen auswärts und wird dadurch in einem großen Sprünwinkel abgesprüht, iv-.ibei eine rechteckige 1 lache beregnet wird.

Gemäß der Lrh'ndung ist die Austrittslippe 5£> an der Unterseite mit Wellenkämmen 60 versehen, dl·.¹ mit Wellentälern 62 abwechseln, wie in der Boden-.'.nsicli: der Düse . 1 F i g. 4 gezeigt ist. Dabei sind die Wellenkämme 60 und Wellentäler 62 in einem Abstand voneinander vorgesehen, verlaufen ferner gekrümmt und folgen derart abwechselnd aufeinander, daß sie den Regen mit einem großen Sprühwinkel, vorzugsweise zwischen 90 und 150 . zu der lotrechten Dusenollnung 54 auf eine rediteckige. beispielsweise quadratische Fläche gleichmäßig verteilen. Wie aus F i s:. .· ersichtlich, sind die W elienkäminc 60 und Wellentäler 62 g.genübe, den Achsen/i' und ( versetzt, um die Achse .-I gcdrcl.i, angeordnet, wobei die Achse .-I die lotrechte Mittelachse der Düse ist.

Die Fig. ή zeigt im Querschnitt lic wesentlichen Teile der Sprühdüse, in der das Wasser teils durch den mittleren Durchlaß 51 und teils durch die schräggestellten Kanäle 52 nach unten strömt. Das Wasser rotiert somit mit hoher Geschwindigkeit in dem Außenteil der Kammer 56, während es sich im \lii-K-iieil lotrecht abwärts bewegt.

Betrachtet man nun ein Wasserteilchen bei seinem Durchgang durch die Dusenollnung 54. so ist es. wie aus Fit;. 7 ersichtlich, einer abwärts gerichteten Kr.'tft b und einer Fliehkraft α ausgesetzt. Die Kraft '< resultiert aus dem in der Wirbelkammer 56 hen sehenden Zw iseheildruck und dem Grav itationsgelälle Die Fliehkraft (f wird durch die Drallwirkung dei schräggestellten Kanäle52 auf die Flüssigkeit erzeugt. Der Vektor 1 ist die resultierende, auf das Wassei wirkende Krall und bestimmt die Bahn des Wasser teilchens, wenn es die Oberfläche der Austrittslippe 58 verläßt.

Größe und Richtung dieser Kralle lassen sich gegenseitig beeinflussen. W.-nn die DüsenölTniing 54 sehr groß ist. wird der eanze Druckabfall in dein Drallemsaiz 50 erfolgen. Fine unvei hältnisinäßig weite Diisenölfnung 54 wird jedoch so niedrige Geschwindigkeiten mit sich bringen, iLil.1 es schweri.ii len wird, die gewünschte Verteilung zu erhalten. Fbenso wird, wenn die Düsenoffnung 54 zu en;.' ist. lic: Hauptteil des Druckabfalls an dieser Öffnung erfoliien. und die daraus sich ergebende AuslaHüc !■ehwindigken wird hinsichtlich des Fliehkrativ ek tors ί ·γ hoch vein, daß das v.rspiühtc Wasser nicht ilen 'jewünsehten großen Sprühvunke! ei reichen wird. Dadurch, daß man die Kraft h im Verhältnis zu dev Fliehkraft u klein hält, ermöglich; die resiil tiefende Kräfte einen sehr gioßen Spriiliwinkel Itu den Sprühict;cii. I.λ lsi durchaus möglidi, dicv,-Kräfte so zu wählen, daß man einen Sprühwinkel von insgesamt 140" erhält.

Fs ist jedoch notwendig, den Austiiitswinki! finden Sprühregen zu verändern, indem man ihn sum dig um den Umfang des kreisförmigen Wasserstrahl les so ändert, daß das Wasser tatsächlich eine qua dratischc oder rechteckige Fläche beregnet. Vac!.. Fig. H ist eine Sprühdüse an dem l'unkt / aul der Mittellinie über dem Punkt Y angebracht. Die

Fig. 8 zeigt schematisch mir eine Hälfte der zu benetzenden Fläche. Das Wasser soll gleichmäßig entlang der Begrenzungslinie X des Quadrates abgegeben werden. Das Wasser, das bei Z in Richtung des Punktes Xl austritt, bildet mit der Oberseite des Einsatzes, also mit der zu beregnenden Fläche, einen Winkel/! (d.h. den zwischen den Linien Xi-Z und Xi-Y gebildeten Winkel). Wenn nun die mit Z bezeichnete Höhenlage der Sprühdüse über dem Punkt Y niedrig sein soll, so ergeben sich beispielsweise folgende Winkel für Xl bis XS:

Winkel A 18·,

Winkel B 22°,

Winkel C 24°,

Winkel D 22 \

WinkelE 18 \

Die Krümmung der Austrittslippe 58 in Fig. 6 ist nun so berechnet, daß eine Tangente zu ihr ungefähr das Gefälle der Linien hat, welche den oberen Schenkel der Winkel A, B, C, D und E bilden.

Da jedoch das Wasser schnell rotiert, wenn es durch die DüsenöfTnung hindurchtritt, hat die Fliehkraft zur Folge, daß erhebliche Berichtigungen notwendig sind, um das Wasser gleichmäßig entlang der Begrcnzungslinie X abzugeben. Dies ist in Fig. 9 erläutert. Um einen Teil des Wassers auf den Punkt ΑΊ zu richten, wandert das in Drehwirbelbewegung befindliche Wasser von dem Punkt 170 über die gekrümmte Austrittslippe zu der Austrittsstelle 260, an der es abströmt und nicht mehr kontrollierbar ist. Es ist zu beachten, daß der Punkt 170 durch die Drehbewegung des Wassers um fast 90° von dem Punkt X1 entfernt ist, für den dieses Wasser bestimmt ist. Für den Punkt X 2 bestimmtes Wasser wandert über eine gekrümmte Fläche, die sich von dem Punkt 180 zu der Austrittsstelle 250 erstreckt.

Die Tangente in dieser Austrittsstclle muß abweichen von der Tangente in der Austrittsstelle 260, weil der Winkel D (Fig. 8) ein anderer ist als der Winkel B, Aus F i g. 9 ist ersichtlich, daß der Umfang der Sprühdüse quadratisch, kreisrund oder rechteckig sein kann. Bei der vorliegenden Ausführung ist der Abschnitt zwischen 130 und 140 an der Seite als lotrechte Oberfläche eines Zylinders ausgeformt, und wenn diese Form für alle vier Viertel benutzt würde,

ίο würde sich eine kreisrunde Austrittslippe ergeben. Ausschlaggebend ist nur, den Umfang der Lippenunterseite über einen ausreichend langen Abschnitt zu kontrollieren, um die gewünschte Tangente festzulegen, wie etwa die Linie 100 in der Fig. 6. Nachdem einmal die gewünschte Krümmung für die Oberfläche festgelegt ist, kann sich die Oberfläche der Düse im übrigen nach außen fortsetzen und in jeder beliebigen Form enden. Der ebenflächige Abschnitt 270 in F i g. 9 ist somit unwirksam und hat keinen Einfluß auf den Wasserstrom. In ähnlicher Weise könnte die Ecke 150 abgerundet, ein flacher Abschnitt an der Auslrittsstclle 240 oder zwischen den Austrittsstellen 230 und 220 eine Krümmung 280 vorhanden sein.

Durch Änderung der Menge und des Druckes des Wassers sowie abhängig von der Weite der Austrittsöffnunp läßt sich eine gleichmäßige Beregnung für größere oder kleinere quadratische Flächen erzielen. Die Größe der quadratischen Fläche wird durch den Einbau der Düse in richtiger Höhe über dem oberen Ende der gewellten Schichten bestimmt. Jedoch ist es auch mögüCn, gemäß F i g. 3 ciiieii DübciicinsuL· 66 vorzusehen, der eine kleinere Düsenöffnung 64 hat, um die Weite der Düse zu ändern.

Vorzugsweise läßt sich die Sprühdüse aus Kunststoff herstellen. Die Sprühdüse kann aber auch aus Metall gegossen oder aus keramischen Werkstoffen hergestellt sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

3601

Claims

Patentansprüche:

1. Sprühdüse mit Dralleinsatz und einer sich zu einem großen Sprühwinkc! erweiternden Austrittslippe zum Beregnen einer viereckigen Flache, d a d u r e h g e k e η η ζ e i c h η e t, daß die Austrittslippe (58) mit abwechselnd aufeinanderfolgenden Weilenkämmen (60) und Wellentälern (62) versehen ist, die gekrümmt von der Düsenöll'nung (54) zu den Austrittsstellen der Flüssigkeit am Umfang der Austrittslippe verlaufen, und die Schnittpunkte der Tangenten (.Y 1 Z. X 2Z. XiZ . . ,) in den Austrittsstellen mit der zu beregnenden Ebene eine viereckige Fläche um grenzen.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühwinkel durch die Krümmung der Ausirittslippe (58) etwa 90 bis 150 Kirägt.

3. Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Uiiifang der Austrittslippe (58) rechteckig, quadratisch oder kreisförmig isi.

4. Sprühdüse nach ^niem der Ansprüche 1 bis .1. dadurch gekennzeichnet, daß der Durch messer der DüsenölTnung (54) durch Düseneinsätze (66) veränderbar ist.