DE19819004C2 - Vorrichtung zum Verteilen eines Fluids - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Vorrichtungen werden u. a. in verfahrenstechnischen Anlagen zum Reinigen und Kühlen von Gasen sowie in Feuerschutzanlagen und in Beregnungsanlagen eingesetzt.

Vorbekannt sind Sprühvorrichtungen, bei denen das zu zerstäubende Fluid durch eine Bohrung austritt und über einen parallel zur Austrittsöffnung angeordneten Prallkörper verteilt wird, wobei je nach Geometrie des Prallkörpers unterschiedliche Sprühmuster erzielt werden können.

Aus der US-A-4,199,105 und der DE-1 39 693 sind Sprühvorrichtungen bekannt, bestehend aus einem Einsatz und einem über Stege mit dem Einsatz verbundenen Deflektor. Nachteilig ist allerdings bei Sprühvorrichtungen der eingangs bezeichneten Art, daß es sich um einteilige Ausführungen handelt, bei denen ein Austausch von Einsatz und Deflektor nicht vorgesehen ist. Bei Verschleißerscheinungen im Eintrittsbereich und/oder am Prallkörper, die zu einer Verschlechterung des Sprüheigenschaften führen können, ist somit das Auswechseln der gesamten Sprühvorrichtung gefordert. Ferner ist eine flexible Anpassung an unterschiedliche Volumenströme nicht möglich. Diese Nachteile treffen auch auf die US-A-4,700,893 zu, bei der ein kegelförmiger Deflektor über einen Arm mit einem Düseneinsatz verbunden ist. Die US-A- 5,180,103 offenbart eine Sprühvorrichtung, die aus einem über vier Stege mit einen Düseneinsatz verbundenen pyramidenförmiger Prallkörper besteht. Es handelt sich hierbei um eine einteilige Ausführung, bei der allerdings zusätzliche Hülsen zum Einrüsten in die Eintrittsbohrung vorgesehen sind. Auch bei dieser Ausführung ist nachteilig, daß ein Anpassen an unterschiedliche Volumenströme nur in eingeschränktem Umfang möglich ist und ein Austausch des Deflektors nicht vorgesehen ist. Ferner sind bereits Düsen bekannt, bei denen Einsatz und/oder Deflektor als austauschbares Element ausgeführt sind. In der US-A-2,451,071 ist eine Vorrichtung offenbart, bei der der Prallkörper über einen in ein Gewinde mündenden Steg in den Düsenkörper eingeschraubt wird. Die DE-C-43 00 751 zeigt ferner eine Sprühvorrichtung, bei der Düseneinsatz und Deflektor mittels Schrauben austauschbar miteinander verbunden sind, wobei Schraubverbindungen an der Unterseite des Deflektors und am Düsenkörper vorgesehen sind.

Ausführungen der eingangs bezeichneten Art erfordern eine teure und zeitaufwendige Fertigung insbesondere bei einer Realisierung in Speziallegierungen wie z. B. CO-Basislegierungen infolge der schlechten Zerspanbarkeit dieser Werkstoffe. In aggressiven Umgebungsbedingungen wie beispielsweise bei einem Einsatz in Rauchgasentschwefelungsanlagen kann es zudem zu Anbackungen am Gewinde kommen, wodurch die Montage bzw. Demontage zusätzlich erschwert wird. Auch muß mit der Gefahr der korrosiven Zersetzung der den aggressiven Medien ausgesetzten Verbindungselementen gerechnet werden, wodurch die Betriebssicherheit maßgeblich beeinträchtigt wird.

Vorbekannte Sprühsysteme sind ferner konstruktionsbedingt oft nur schwer an unterschiedliche Rohrleitungsanschlüsse anpaßbar.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine vielseitig einsetzbare Vorrichtung zum Verteilen eines Fluids über einen Deflektor zu entwickeln, bei der Deflektor und Einsatz austauschbar in einem Halter angeordnet sind, wobei Einsatz und Deflektor ohne zusätzliche Befestigungselemente mit dem Halter verbunden sind und der Halter an eine Vielzahl an Rohrleitungsanschlüssen anpaßbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Deflektor (5) und Einsatz (2) in den Halter (3) einsetzbar und bei der Montage miteinander verbindbar sind, wobei sich an den Reflektor (5) ein oder mehrere Stege (4) anschließen, die mit ihrem vom Deflektor (5) abgewandten Ende am Halter (3) verankerbar sind.

Für den austauschbaren Einsatz sind je nach Volumenstrom und Zusammensetzung des Fluids verschiedene Ausführungen denkbar.

Der an Deflektor und Einsatz angeordnete Halter ist an eine Vielzahl verschiedener Rohrleitungsanschlüsse anpaßbar und kann beispielsweise als Flanschverbindung (3) ausgeführt werden.

Über den kegelförmigen Deflektor (5) wird die aus dem Einsatz austretende Flüssigkeit gleichmäßig verteilt, wodurch ein Hohlkegelsprühbild entsteht.

Weitere Sprühmuster sind durch unterschiedliche Ausprägungen des Prallkörpers erzielbar, wie beispielsweise ein quadratisches Sprühmuster mittels eines pyramidenförmigen und ein Flachstrahl mittels eines zungenförmigen Prallkörpers.

Neben der geometrischen Ausgestaltung hat auch die Positionierung des Deflektors in Bezug zum Flüssigkeitsaustritt Einfluß auf die Sprühcharakteristik. So kann durch eine Anordnung konzentrisch zum Flüssigkeitsaustritt eine gleichmäßige Verteilung erzielt werden, wohingegen bei einer exzentrischen Anordnung ein unsymmetrisches Sprühbild erzielbar ist, welches in speziellen Anwendungen vorteilhaft ist.

Die Verbindung zwischen Deflektor und Halter erfolgt mittels einem oder mehreren Stegen. Ausprägungen mit einem Steg sind infolge der Gewichtseinsparung kostengünstig realisierbar. Neben der Materialersparnis haben sie ferner den Vorteil einer geringen Verstopfungsempfindlichkeit, da einem Festsetzten von Feststoffpartikel zwischen Deflektor, Steg und Einsatz vorgebeugt wird. Ausführungen mit mehreren Stegen zeichnen sich durch eine gleichmäßige, symmetrische Kraftverteilung aus, wodurch ein Auftreten von Spannungsspitzen im Bauteil vorbeugt wird. Diese vergleichsweise robuste Variante eignet sich beim Einsatz in aggressiven Umgebungsbedingungen, insbesondere für die Realisierung von Materialverbundkonstruktionen aus technischer Keramik und metallischen Werkstoffen. Bei diesen Ausprägungen ist zudem ein mehrteiliger Halter vorgesehen, um eine bessere Kraftinduzierung in den Einsatz und eine Minimierung von Zugspannungen zu erzielen.

Zusammenfassend läßt sich sagen, daß das Zerstäubungssystem infolge seiner Modularität im Gegensatz zu herkömmlichen Sprühsystemen vielseitig einsetzbar ist, da sich Einsatz, Deflektor sowie Halter flexibel austauschen lassen. Je nach Größe von Einsatz und Geometrie des Deflektors sind unterschiedliche Sprühmuster und Volumenströme realisierbar. Kostenersparnisse im Vergleich zu herkömmlichen Sprühvorrichtungen können ferner infolge der einfachen Montage und Demontage, der Möglichkeit des Austauschs von Verschleißteilen sowie der optimierten Geometrie von Deflektor und Halter erzielt werden.

Durch die erfindungsgemäße Klemmverbindung wird eine betriebssichere Verbindung der einzelnen Elemente ermöglicht, nicht zuletzt weil die Verbindungsstelle von äußeren Einflußfaktoren geschützt ist und einer falschen Montage durch Formschluß von Halter, Steg und Einsatz vorgebeugt wird.

Standzeitverlängerungen lassen sich darüber hinaus durch Materialverbundkonstruktion erzielen. Verschleißteile können somit aus besonders abrasionsbeständigen aber zugleich bruchempfindlichen Werkstoffen gefertigt werden und auch problemlos in die Sprühvorrichtung integriert werden. Bei herkömmlichen Sprühsystemen, bei denen Deflektor und/oder Einsatz durch Schraubverbindungen miteinander verbunden werden, wird die Betriebssicherheit dagegen insbesondere bei Materialverbundkonstruktionen maßgeblich beeinträchtigt.

Die einzelnen Module der erfindungsgemäßen Sprühvorrichtung lassen sich auf Grund des vergleichsweise geringen Gewichtes und der optimierten Geometrie gießtechnisch kostengünstig herstellen.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 eine isometrische Darstellung (Explosionszeichnung) der Sprühvorrichtung mit Flanschverbindung.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich besteht die Vorrichtung aus einem kegelförmigen Deflektor mit zwei sich an der Mantelfläche anschließenden Stegen, die in einen Kreisringsektor mit gerundeten Kanten münden, einem Einsatz und einem geflanschtem zweiteiligen Halter.

Um die aus dem Einsatz (2) austretende Flüssigkeit zu verteilen, ist ein kegelförmig ausgebildeter Prallkörper (5) vorgesehen, der mit zwei Stegen (4) mit einem Halter (3) lösbar verbunden ist. Die Verbindung wird dadurch hergestellt, daß die Stege durch die Öffnung des Halters hindurch gesteckt werden, wobei der Steg am oberen Ende (4a) in dafür vorgesehenen Ausbuchtungen (3a) eingreift.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Verteilen eines Fluids bestehend aus Deflektor (5), Halter (3) und Einsatz (2), dadurch gekennzeichnet, daß Deflektor (5) und Einsatz (2) in den Halter (3) einsetzbar und bei der Montage miteinander verbindbar sind, wobei sich an den Deflektor (5) ein oder mehrere Stege (4) anschließen, die mit ihrem vom Deflektor (5) abgewandten Ende am Halter (3) verankerbar sind.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (3) mit Aussparungen (3a) zur Aufnahme der Stege (4) des Deflektors (5) versehen ist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangsbereich des Einsatzes (2) gegenüber dem Austrittsbereich des Einsatzes (2) um eine Achse verdrehbar ist.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stellung des Einsatzes (2) relativ zu der Stellung des Deflektors (5) veränderbar ist.