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"Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums" Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums, insbesondere
zur Verwendung bei der Behandlung von Walzgut, Plattenmaterial, gewalzten oder gezogenen
Rohren, Draht und Stangenmaterial, Unter einem fließfähigen Medium soll sowohl eine
Flüssigkeit als auch ein Gas oder ein Pulver verstanden werden.
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Kurz zusammengefaßt handelt es sich beim Gegenstand der Erfindung
um eine Sprühvorrichtung, mittels deren das Medium gleichförmig und homogen versprüht
werden kann, und zwar unter Verwendung einer Düse mit einer Öffnung in Form eines
Schlitzes, kurz Schlitzdüse genannt, die an einem Düsenkopf angeordnet ist, wobei
in dem Düsenkopf ein Verteilerrohr mit einem Schlitz und/oder einer Vielzahl von
Löchern vorgesehen ist.
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Die Erfindung zielt darauf ab, eine Vorrichtung der bezeichneten Art,
die unter anderem zum Versprühen von Kühlmitteln dient, in mehrfacher Hinsicht zu
verbessern.
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Bei bekannten Sprühvorrichtungen, beispielsweise in Form einer gewöhnlichen
Schlitzdüse, die zum Kühlen oder Bestreichen oder anderweitigen Behandeln von Materialien
in Form von Platten, Stangen oder Rohren dienen, ist die Verteilung der Sprühgeschwindigkit
abhängig von der Richtung, in der
das fließfähige Medium in die
Vorrichtung einströmt, mit der Folge, daß in der Umgebung des Eintritts des Mediums
in die Vorrichtung der dynamische Druck groß und der statische Druck klein ist.
Andererseits wird mit zunehmendem Abstand von der Stelle, wo das Medium in die Vorrichtung
eintritt, der dynamische Druck kleiner und der statische Druck größer. Infolgedessen
ist die Sprühgeschwindigkeit, die die Sprühvorrichtung erzeugt, in ihrer Verteilung
ungleichförmig, derart, daß eine homogene Versprühung nicht erhalten werden kann,
worin ein schwerwiegender Nachteil liegt. Um diesen Nachteil zu beseitigen, sind
verschiedene Maßnahmen vorgeschlagen worden, die darauf abzielten, eine homogene
Versprühung durch Justieren der Spaltbreite am Ende des Düsenschlitzes zu erhalten.
So vorzugehen, ist jedoch nicht praktikabel, weil es sich als recht schwierig erweist,
eine homogene Sprühgeschwindigkeit auf diese Weise zu erreichen. Wird das fließfähige
Medium durch einen engen Spalt versprüht, so wird der Düsenspalt durch Zunder und
andere Fremdkörper verstopft, so daß wiederum eine homogene Versprühung nicht gewährleistet
ist. Handelt es sich beispielsweise um das Kühlen von warmem Stahl oder das Kühlen
von Material während des Warm- oder Kaltwalzens oder einen Glühprozeß, dann spielen
einwandfreie Kühlbedingungen eine wichtige Rolle, um die gewünschte Struktur und
andere gewünschte Eigenschaften des Materials sowie die verlangte Form der Werkstücke
zu erhalten, so daß es nicht übertrieben ist zu sagen, daß die Güte des Produkts
von den Kühlbedingungen abhängt. Es ist aber, wie oben bemerkt, nicht möglich, eine
homogene Versprühung bei Anwendung der herkömmlichen Spruhvorrichtungen zu erhalten.
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Außerdem werden die beiden Kanten entlang der quer zur Längsausdehnung
der Stahlplatte od.dglO verlaufenden Richtung während des Walzprozesses und der
Wärmebehandlung od.dgl.
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ohne Schwierigkeiten gekühlt, im Vergleich mit dem mittleren Bereich,
so daß es notwendig ist, die Sprühgeschwindigkeit
entsprechend
der Lage entlang der Querrichtung zu justieren.
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Um diese Probleme zu lösten, hat man eine Vorrichtung zur Erzeugung
einer homogenen Versprühung derart konstruiert, daß die Vorrichtung mit einem Kopfstück
verbunden ist, das sich, ausgehend vom Zuführungsrohr für das Medium, kontinuierlich
zu den Stirnseiten hin verengt und daß mehrere Zweigleitungen vom Kopfstück mit
einem Düsenkopf verbunden werden, an dem Düsen parallel zur Längsausdehnung des
Düsenkopfes vorgesehen sind, wobei Führungsplatten Odedgl.
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im Düsenkopf und der Düse angebracht sind, um eine homogene Verteilung
zu erhalten, was jedoch nicht in zufriedenstellender Weise gelingt. Ferner ist das
Problem, daß die Sprühgeschwindigkeit entlang der Längsausdehnung der Düse nicht
justiert werden kann, bisher ungelöste Durch die Erfindung werden die oben erläuterten
Mängel der bekannten Vorrichtungen überwunden. Ihr liegt in erster Linie die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums zu schaffen,
mittels deren es möglich ist, die unregelmäßige Verteilung der Versprühung, die
auf dem Richtungseffekt entlang der Strömung beruht, zu beseitigen, und das Medium,
das flüssig, gasförmig oder pulverförmig sein kann, an der Düsenöffnung homogen
oder gleichförmig zu versprühen. Weiterhin zielt die Erfindung darauf ab, eine Vorrichtung
zum Versprühen eines fließfähigen Mediums zu schaffen, das mit einer ringförmigen
Düse arbeitet und daher besonders zur Behandlung von Material in Form von Draht,
Stangen, Rohren u.dgl. geeignet ist, wobei die unregelmäßige Verteilung der Versprühung,
die von der Strömungsrichtung des Mediums herrührt, derart eliminiert wird, daß
das flüssige, gasförmige oder pulverförmige Medium homogen an der Düsenöffnung versprüht
wird. Des weiteren sucht die Erfindung eine Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen
Mediums zu schaffen, bei dem die Sprühgeschwindigkeit, die von der jeweiligen Stellung
entlang der Längsausdehnung der Düse abhängt, leicht justiert werden
kann
und die unregelmäßige Verteilung der Versprühung, die von der Strömungsrichtung
des Mediums abhängt, derart beseitigt wird, daß eine gleichförmige oder homogene
Versprühung entlang der Längsausdehnung der Düse erhalten wird.
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Zur Lösung dieser Aufgaben und zur Erzielung weiterer vorteilhafter
Wirkungen sieht die Erfindung die nachstehenden Maßnahmen vor.
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(1) Bei einer Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums,
bei der eine Düse mit einer Öffnung in Schlitzform auf dem Düsenkopf vorgesehen
ist, wird in dem Düsenkopf ein Verteilerrohr mit einem Schlitz und/oder einer Vielzahl
von Löchern vorgesehen.
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(2) Bei einer Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums,
die aus einer Düse und einem Düsenkopf besteht, wird in dem Düsenkopf ein Verteilerrohr
mit einem Filter oder Sieb vorgesehen.
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(3) Eine Vorrichtung zum gleichförmigen oder homogenen Versprühen
eines fließfähigen Mediums besteht aus einem ringförmigen Düsenkopf, der das zu
behandelnde Material umgibt, wobei ein Verteilerrohr in dem Düsenkopf oder in dessen
Nachbarschaft angeordnet ist und einen Schlitz oder eine Vielzahl von Löchern und
eine ringförmige Schlitzdüse enthält, die am Ende des Düsenkopfes liegt, (4) Bei
einer Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums, die mit einer Düse
parallel zur Längserstreckung des Düsenkopfes und mit einem Schlitz versehen ist,
ist auf dem Verteilerrohr im Düsenkopf ein zur Justierung der Sprühgeschwindigkeit
dienendes Rohr angeordnet, wobei ferner auf der ganzen Fläche des Verteilerrohres
und des zur Justierung der Sprühgeschwindigkeit dienenden Rohres Löcher geeigneter
Dimension derart vorgesehen sind, daß die Sprühgeschwindigkeit
entlang
der Längsausdehnung der Düse durch Drehen des zur Einstellung der Sprühgeschwindigkeit
dienenden Rohres oder auch des Verteilerrohres oder schließlich auch beider Rohre
beeinflußbar ist.
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(5) Bei einer Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums,
die mit einer Schlitzdüse parallel zur Längsausdehnung des Düsenkopfes versehen
ist, ist in dem Düsenkopf ein Verteilerrohr, ein zur Justierung der inneren Sprühgeschwindigkeit
dienendes und in eine Vielzahl von Stücken geteiltes Rohr sowie ein zur Justierung
der äußeren Sprühgeschwindigkeit dienendes Rohr als ein Körper angeordnet, wobei
nur das zur Justierung der inneren Sprühgeschwindigkeit dienende Rohr in der Mitte
am Verteilerrohr befestigt ist und Löcher auf der halben Oberfläche jedes Rohres
auf der Seite der Zuführungszweigleitungen vorgesehen sind und die Löcher des zur
Justierung der äußeren Sprühgeschwindigkeit dienenden Rohres in demjenigen Teil,
der mit dem zur Justierung der inneren Sprühgeschwindigkeit dienenden Rohr beiderseits
in Berührung steht, in Umfangsrichtung größer sind als die anderen Löcher, derart,
daß die Verteilung der Sprühgeschwindigkeit durch Drehen der zur Justierung der
Sprühgeschwindigkeit dienenden Rohre beeinflußbar ist.
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(6) Bei einer Vorrichtung zum Versprühen eines fließfähigen Mediums,
die mit einer Schlitzdüse parallel zur Längsausdehnung des Düsenkopfes versehen
ist, ist entlang der Längsausdehnung des Düsenkopfes in diesem ein Verteilerrohr
mit einer Vielzahl von Löchern vorgesehen, und es sind zur Verteilung der Versprühung
dienende Justierplatten, die für jedes Loch entlang der Innenwand des Verteilerrohres
verschiebbar sind, fest auf der Justierachse montiert, die sich entlang der Mittellinie
des Verteilerrohres erstreckt.
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Die Zeichnung veranschaulicht einige Ausführungsbeispiele der Erfindung
und dient zu deren weiterer Erläuterung0 Es zeigen
Fig. 1 eine Ausführungsform
der Erfindung mit Düse in perspektivischer Darstellung mit teilweise fortgeschnittener
Wandung, um den inneren Aufbau sichtbar zu machen, Fig. 2A eine zweite Ausführungsform
einer Vorrichtung nach der Erfindung, mit ringförmiger Düse im Schnitt, Fig. 2B
die gleiche Ausführung im Schnitt nach Linie A-A' in Fig. 2A, Fig. 3 eine weitere
Ausführungsform des Verteilerrohrs der Ausführung nach Fig. 1 in perspektivischer
Darstellung und teilweise fortgeschnittener Wandung, um den inneren Aufbau sichtbar
zu machen, Fig. 4 eine weitere Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung
in perspektivischer Darstellung und wiederum teilweise fortgeschnittener Wandung,
Fig. 5 eine Ausführungsform eines Verteilerrohres in Form eines Filters oder Siebes
in perspektivischer Darstellung und teilweise fortgeschnittener Wand, Fig. 6 eine
Ausführungsform eines Verteilerrohres in Gestalt eines Netzes in perspektivischer
Darstellung, Fig. 7, 9 und 10 im Schnitt Ausführungsformen einer erfindungsgemäß
gestalteten Vorrichtung, die unter anderem zum Bestreichen oder Abstreifen verwendbar
ist, Fig. 8 eine Ausführungsform nach Fig. 7 im Schnitt nach Linie A-A in Fig. 7,
Fig. 11 eine weitere Ausführungsform der Erfindung in perspektivischer Darstellung
mit teilweise fortgeschnittenen Wandungen, Fig. 12 einen Schnitt durch die AusfUhrungsform
nach Fig. 11, Fig. 13 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung nach Fig.11
und
12, Filz. 14A, 14B und 14C ein Schema zur Veranschaulichung der Einstellung des
Durchtrittspuerschnitts eines oder mehrerer Löcher, Fig. 15A und 15B ein Schema
zur Veranschaulichung der Bildung der Löcher in vergrößertem Maßstab, Fig. . 16
einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtung, Fig. 17 einen
Teil der Fig. 16 in etwas größerem Maßstab, Fig. 18 eine äußere Ansicht des zur
Einstellung der inneren Strömungsgeschwindigkeit dienenden Rohres, wobei 512' die
Öffnung des zur Einstellung der äußeren Strömungsgeschwindigkeit dienenden Rohres
andeutet, Fig. 19 einen Schnitt nach Linie A-A' in Fig. 16, Fig. 20 eine schematische
Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und einen Schnitt nach
Linie B-B' in Fig. 21, Fig. 21 einen Schnitt nach Linie A-A' in Fig. 20, Fig. 22
einen Teil des Verteilerrohres in perspektivischer, vergrößerter Darstellung und
Fig. , 23 das Verteilerrohr in seiner Gesamtheit, und zwar in perspektivischer Darstellung
mit teilweise fortgeschnittener Wandung, um den inneren Aufbau zu veranschaulichen.
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Obwohl das von den verschiedenen, erfindungsgemäß gestalteten Vorrichtungen
versprühte Medium flüssig, gasförmig oder auch pulverförmig sein kann, soll zwecks
sprachlicher Vereinfachung
im folgenden als Beispiel stets ein
flüssiges Medium, beispielsweise Wasser, angenommen werden.
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Erstes Ausführungsbeispiel: Zunächst sei die Ausführungsform nach
Fig. 1 bis 3 im einzelnen erläutert.
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In Fig. 1 tritt die Flüssigkeit aus einem Einlaß in ein Kopfstück
2 und Zweigleitungen 3 in ein Verteilerrohr 4 über, an dessen Enden die Zweigleitungen
3 angeschlossen sind. Aus dem Verteilerrohr 4 sprüht die Flüssigkeit in einen Düsenkopf
7 durch eine Anzahl von Löchern 6, die am Umfang des Verteilerrohres derart angeordnet
sind, daß die Flüssigkeit gleichförmig aus einer Schlitzdüse 5 austritt, die am
DUsenkopf 7 vorgesehen ist. Dies geschieht, nachdem der dynamische Druck und der
statische Druck gewisse stationäre Werte im Düsenkopf angenommen haben.
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Am Umfang des Verteilerrohres 4 ist eine Vielzahl von Löchern 6 vorgesehen,
um einen homogenen Flüssigkeitsstrom zu erzeugen. Dabei sind die Löcher 6 in der
Regel rund. Doch können -auch rechteckig begrenzte Löcher oder Löcher noch anderer
Formen verwendet werden. Die Stellen, an denen die Löcher vorgesehen werden, können
beliebig gewählt werden.
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Besonders wirksam ist es, sie entgegengesetzt zur Richtung der Schlitzdüse
5 anzuordnen. Außerdem kann in einem Verteilerrohr, wie es in Fig. 1 dargestellt
ist, eine Trennplatte 10 mit einer Öffnung 11 gemäß Fig. 3 vorgesehen werden. Auch
andere Maßnahmen können angewendet werden, um einen gleichförmigen dynamischen Druck
zu erhalten.
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Erfindungsgemäß kann das Verteilerrohr zylindrisch oder quaderförmig
gestaltet werden oder jede andere geeignete Gestalt erhalten. Dabei besteht keine
bestimmte Grenze in bezug auf die Form und Größe des Verteilerrohres oder der
Verteilerrohre,
wenn mehr als ein Verteilerrohr vorgesehen ist. Alles dieses gilt auch für die in
der Wandung des Verteilerrohres vorgesehenen Löcher.
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Durch das Versprühen der vom Kopfstück 2 gelieferten Flüssigkeit mittels
einer Vielzahl von Löchern 6 in der Wand des Verteilerrohres 4 werden, wie eingangs
bemerkt, der dynamische Druck und der statische Druck im Düsenkopf auf gewissen
stationären Werten derart gehalten, daß die Flüssigkeit gleichförmig aus der Düse
5 austritt. Versuche haben bestätigt, daß auch dann, wenn mehrere Zweigleitungen
3 vorgesehen werden, eine gleichförmige oder homogene Strömung mittels der Düse
5 erzeugt wird. Dabei kommt es nicht immer darauf an, wie groß die Anzahl der Kopfstücke
2 und der Zweigleitungen 3 ist.
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Fig. 2 zeigt eine ringförmige Düse, wie sie bei der Behandlung von
Material in Form von Draht, Stangen oder Rohren anwendbar ist. In Fig. 2 strömt
die Flüssigkeit durch einen Einlaß 9 in das Verteilerrohr 4', das die Form eines
Ringes hat, und wird durch einen Schlitz 8 und eine Vielzahl von Löchern, die im
Verteilerrohr 4' vorgesehen sind, in den ringförmigen Düsenkopf 7' derart übergeleitet,
daß der dynamische Druck einen gewissen stationären Wert annimmt, um dadurch ein
homogenes Versprühen durch die Schlitzdüse 5' zu erhalten. In dem ringförmigen Verteilerrohr
4' sind ein ringförmiger Schlitz 8 und eine Vielzahl von Löchern 6' geeigneter Größe
vorgesehen. Dabei besteht keinerlei Begrenzung in dem Sinne, daß entweder nur durch
einen ringförmigen Schlitz 8 oder durch eine Vielzahl von Löchern 6' eine hinreichend
homogene Strömung erhalten werden kann. Im übrigen können in dem ringförmigen Verteilerrohr
4' Trennplatten 10 mit Öffnungen 11 in derselben Weise vorgesehen werden, wie dies
Fig. 3 für die Ausführung nach Fig. 1 wiedergibt. Bei Vorrichtungen nach der Erfindung
kann das Verteilerrohr 4' von einem Kreisring, einem quadratischen Körper
oder
einem Körper irgend einer anderen Gestalt gebildet werden. Es besteht keinerlei
Begrenzung in bezug auf die Form des Verteilerrohres oder die Form, Anzahl und Größe
des Schlitzes, der Löcher u.dgl., die im Verteilerrohr vorgesehen sind.
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Bei Ausführungsformen, in denen das Verteilerrohr im Düsenkopf angeordnet
ist, wie dies Fig. 1 und 2 zeigen, kann der Schlitz durch Einstellung der Öffnung
der Düsen 5, 5' (Fig.
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1 und 2) auf seine kleinste oder seine größte Weite gebracht werden,
wodurch ein homogener Sprühstrom stets erhalten wird, wenn der Flüssigkeitsdruck
und die Strömungsgeschwindigkeit geeignet eingestellt werden. Insbesondere dann,
wenn der Schlitz eng gemacht wird, erhält man eine homogene und nahezu vollständig
laminare Strömung.
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Zweites Ausführungsbeispiel: Im Beispiel nach Fig. 4 strömt die Flüssigkeit
durch eine oder mehrere Zweigleitungen 203 in das Verteilerrohr 201, das im Düsenkopf
202 angeordnet ist. Aus dem Verteilerrohr 201 wird die Flüssigkeit in den Düsenkopf
20? durch eine Vielzahl von Löchern 206 geleitet, die im Mantel des Verteilerrohrs
201 derart angeordnet sind, daß die Flüssigkeit gleichförmig mittels einer Schlitzdüse
205 versprüht wird, die im Düsenkopf 202 vorgesehen ist, sofern der dynamische Druck
und der statische Druck gewisse stationäre Werte haben. Fig. 5 zeigt eine Ausführung
eines Verteilerrohres, das mit einem Sieb oder Filter versehen ist. In Fig. 5 ist
das Verteilerrohr mit 201 und der Filter oder das Sieb mit 204 bezeichnet. Das Sieb
oder der Filter 204 hat zylindrische Form und kann dadurch erhalten werden, daß
man ein metallenes Netz in das Verteilerrohr 201 einsetzt.
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Auf diese Weise wird erreicht, daß Zunder oder andere Fremdkörper,
die sich in der Flüssigkeit befinden können, durch das Sieb oder den Filter zurückgehalten
werden, wenn die
Flüssigkeit aus dem Verteilerrohr 201 nach außen
tritt, so daß die Düse nicht teilweise verstopft wird. Außerdem kann statt des Verteilerrohrs
201 gemäß Fig. 5 ein Verteilerrohr in Form eines Netzes verwendet werden, wie in
Fig. 6 dargestellt ist, wobei Siebe oder Filter mit verschiedenen Maschengrößen
in einer einzigen Lage oder auch überlappt verwendbar sind. Ist der Aufbau so gestaltet,
daß die Siebe oder Filter vom Stirnende des rohrförmigen Düsenkopfes her ein- und
ausgebaut werden können, so ist ihre Auswechslung leicht möglich, wenn viel Fremdkörper
sich auf den Sieben oder Filtern angesammelt haben.
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Die Form des mit Filtern oder Sieben erfindungsgemäß versehenen Verteilerrohres
ist nicht notwendig auf die Rohrform begrenzt, die in Fig. 4 dargestellt ist. Ebensowohl
ist eine Ringform verwendbar, wobei der Querschnitt kreisförmig oder quadratisch
sein oder jede andere Gestalt haben kann. Erfindungsgemäß kann die Flüssigkeit homogen
und gleichförmig mittels einer Düse versprüht werden, ohne daß die Düse verstopft
wird, wobei die Vorrichtung statt mit einer Flüssigkeit auch mit einem Gas betrieben
werden kann. Es besteht somit keinerlei Begrenzung in bezug auf die Anwendung und
die Art des strömenden Mediums in Verbindung mit der Erfindung.
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Drittes Ausführungsbeispiel: Bei der Ausführung nach Fig. 7 und 8
tritt die Flüssigkeit in das ringförmige Verteilerrohr 302 durch eine Eintrittsöffnung
307 ein und wird in den ringförmigen Düsenkopf 301 durch einen Schlitz 308 und eine
Vielzahl von Löchern 309 übergeleitet, die im Verteilerrohr 302 vorgesehen sind,
wodurch im Raum 305 der dynamische und der statische Druck gewisse stationäre Werte
derart annehmen, daß die Flüssigkeit homogen aus der Schlitzdüse 304 austritt, die
zum Teil von einer Düsenwand 303 gebildet wird. Es empfiehlt sich,
den
Winkel α der Schlitzdüse 304 so zu wählen, daß er mit der kühlenden oder bestreichenden
bzw. wischenden Wirkung in Verbindung mit der Menge korrespondiert, die auf das
Material 312 ausgeübt bzw. aufgebracht werden soll. Bei der Wahl des Winkels sollen
auch andere Bedingungen, insbesondere die Art des fließfähigen Mediums berücksichtigt
werden, das - wie oben erwähnt - nicht unbedingt Flüssigkeit sein muß. Die Kühlwirkung
ist am besten, wenn das fließfähige Medium rechtwinklig auf das Material gespritzt
wird.
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Das Metallstück 311, das auf der Düsenwand 303' beispielsweise durch
Schweißen befestigt ist, und das Metallstück 310, das auf dem Düsenkopf 301 fest
angebracht ist, sind miteinander verschraubt. Dadurch ist es möglich, durch Drehen
des Metallstücks 311 die eine Seite der Düsenwand 303 in der Weise abzuziehen, daß
die Weite des Schlitzes der DUse 304 beliebig eingestellt werden kann. Auf diese
Weise ist es möglich, die Bedingungen zu ändern, unter denen die Flüssigkeit aus
dem Schlitz der Düse 304 austritt. Die Erfindung ist jedoch nicht nur auf diese
einstellbare Konstruktion beschränkt. Sofern eine Schlitzweite geeigneter Größe
aufrechterhalten werden kann, erstreckt sich die Erfindung auch auf Konstruktionen
ohne Verstellbarkeit oder solche, in denen die Schlitzweite auf andere Arten verstellbar
ist.
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Außerdem kann die nötige Anzahl der zum Kühlen oder Bestreichen des
Werkstücks dienenden Vorrichtungen in Reihenanordnung dazu dienen, die Flüssigkeitsmenge
dem Material, dessen Geschwindigkeit, Größe usw. anzupassen.
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Fig. 9 und 10 zeigen ein weiteres Beispiel für die Gestaltung des
Verteilerrohres. Gemäß Fig. 9 ist eine Anzahl von Löchern 309' in der Wandung des
Verteilerrohres 302' in gewissen Abständen voneinander vorgesehen. An die Stelle
der Löcher 309 kann aber auch gemäß Fig. 10 ein Schlitz 308' im Verteilerrohr 302'
treten. Den Zweck der Erfindung kann jede Konstruktion erfüllen, die als Verteilerrohr
im Sinne
der Erfindung geeignet ist.
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Wie bereits oben bemerkt, kann erfindungsgemäß die Flüssigkeit (oder
ein sonstiges fließfähiges Medium) gleichförmig oder homogen mittels einer Düse
versprüht werden, die der Form des Materials angepaßt ist. Wie ebenfalls eingangs
bemerkt, kann das Medium sowohl gasförmig, flüssig oder pulverförmig sein. Auf diese
Weise kann eine homogene Strömung für jeden Zweck erzeugt werden. Die Erfindung
ist also nicht auf den Zweck der Versprühung des Mediums oder auf dessen Aggregatzustand
beschränkt.
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Viertes Ausfthrungsbeispiel: Bei den Ausführungsformen nach Fig.
11, 12, 13 und 14 tritt die Flüssigkeit durch eine Einlaßöffnung 401 in das Kopfstück
402 ein, Die Konstruktion ist so gewählt, daß das Kop£-stück 402 zu seinem Ende
hin enger und enger wird, derart, daß die gleiche Flüssigkeitsmenge jeder Zweigleitung
403 zufließt. Haben nämlich die Zweigleitungen 403 sämtlich den gleichen Querschnitt,
dann wird auf diese Weise erreicht, daß die durch jede Zweigleitung 403 geförderte
Flüssigkeit die gleiche Strömungsgeschwindigkeit hat und unter dem gleichen statischen
Druck entsprechend der Bernoullischen Gleichung steht. Ein Verteilerrohr 404 ist
drehbar in einem zur Mengeneinstellung dienenden Rohr 405 drehbar angeordnet und
die Enden der Zweigleitungen 403 sind mit dem Einstellrohr 405 fest verbunden. In
der zylindrischen Wandung des Verteilerrohres 404 und des zur Mengeneinstellung
dienenden Rohres 405 sind Löcher 406 von annähernd gleicher Dimension vorgesehen.
Auf diese Weise gelingt es, daß die Flüssigkeit homogen oder gleichförmig aus den
Löchern 406, 412 und 413 in den Düsenkopf 407 übertritt, wo der dynamische und der
statische Druck gewisse stationäre Werte annehmen. In Längsrichtung ist in der Wandung
des DUsenkopfes 407 eine Düse 408 in Form einer sich längs erstreckenden Öffnung
vorgesehen.
Dadurch ist in der Düse 408 ein Gleitschlitz 411 in
der Weise geschaffen, daß die Flüssigkeit im Düsenkopf 407 schließlich in Längsrichtung
homogen zur Düse 408 und entlang dem Gleitschlitz 411 geleitet wird. An beiden Enden
des Verteilerrohres 404 sind Justierachsen 409 vorgesehen, die durch die Wandung
des Düsenkopfes ragen. Dabei sind an den Enden der Achsen 409 Justierhebel 410 befestigt.
Die Löcher 412 in der Wandung des Verteilerrohres 404 sind gemäß Fig. 15A schräg
angeordnet. Ähnliches gilt für die Löcher 413, die ebenfalls schräg angeordnet sind,
jedoch unter einem Neigungswinkel, der von demjenigen der Löcher 412 verschieden
ist, am Umfang gerechnet unter einem rechten Winkel zu den Löchern 412, wie in Fig.
15B gezeigt ist.
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Um die Sprühgeschwindigkeit im mittleren Bereich A größer zu machen
als an jedem Ende B, ist die Lage der Löcher 406 im Rohr 405, das zur Einstellung
der Menge dient, und der Löcher 412 im Verteilerrohr 404 in der aus Fig. 14A ersichtlichen
Weise justierbar, während umgekehrt dann, wenn die Sprühgeschwindigkeit im mittleren
Bereich A kleiner gemacht werden soll als an beiden Enden B, der Justierhebel 410
in solchem Sinne gedreht wird, daß das Verteilerrohr 404, das an der Innenfläche
des zur Mengenregelung dienenden Rohres 405 gleitet, so gedreht wird, daß die Löcher
412 die Stellung nach Fig. 14B annehmen. Wird der Justierhebel 410 noch weiter gedreht,
so nehmen die Löcher 413, die auf dem Verteilerrohr 404 mit einer von der Neigung
der Löcher 412 verschiedenen Neigung angeordnet sind, die Stellung nach Fig. 14C
ein. Auf diese Weise kann die Strömungsgeschwindigkeit an der Düse verändert werden.
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Bei der hier in Rede stehenden Ausführungsform ist angenommen, daß
die Dimension sämtlicher Löcher die gleiche ist.
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Dadurch ist es möglich, den Sprühstrom der. Flüssigkeit so zu gestalten,
daß er zu den zu kühlenden Materialien paßt,
indem die Dimension
der Löcher im mittleren Bereich und diejenige in jedem Endbereich des zur Justierung
der Ausströmgeschwindigkeit dienenden Rohres 405 auf eine gewisse, bestimmte Strömungsgeschwindigkeit
entsprechend den Eigenschaften des zu behandelnden Materials oder der Düse geändert
wird.
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Des weiteren sind bei der in Rede stehenden Ausführungsform die Löcher
412 und 413 in der Wandung des Verteilerrohres 404 in Längsrichtung schräg angeordnet.
Diese Löcher können aber auch auf dem Verteilerrohr 404 über den Umfang verteilt
angeordnet sein. Die Verteilung der Löcher 412 und 413 kann in der richtigen Weise
entsprechend den Eigenschaften des zu behandelnden Materials oder der Düse gewählt
werden. Dabei versteht es sich von selbst, daß die Anordnung und Anzahl der Löcher
den Bereich der hiermit unter Schutz gestellten Erfindung nicht begrenzen. Die Sprühgeschwindigkeit
wird durch Justieren des Rohres 405 und Drehen des Verteilerrohres 404 eingestellt.
Es ist aber auch möglich, daß das die Strömungsgeschwindigkeit bestimmende Rohr
405 gedreht und das Verteilerrohr 404 feststehend angeordnet wird. Im übrigen braucht
die Form der Löcher nicht immer rund zu sein. Jede andere geeignete Lochform, etwa
eine quadratische, ist gleichfalls anwendbar.
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Fünftes Ausführungsbeispiel: Bei der Ausführung nach Fig. 16 bis
19 tritt die Flüssigkeit in das Kopfstück 502 durch eine Einlaßöffnung 501 ein.
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Das Kopfstück 502 verengt sich allmählich zu seinen beiden Enden hin,
was ermöglicht, die Querschnitte jeder Zweigleitung 503 in der Weise einander gleich
zu machen, daß die gleiche Flüssigkeitsmenge jeder Zweigleitung 503 zugeführt wird.
Fest verbunden mit den Leitungen 503 ist das Verteilerrohr 504, so daß im Bereich
dieses Rohres die die innere
Strömungsgeschwindigkeit bestimmende
Leitung aus drei Teilen 505-1, 505-2 und 505-3 besteht, während das äußere Rohr
506 diese die innere Strömungsgeschwindigkeit beeinflussenden Rohrabschnitte 505-1,
505-2 und 505-3 umgibt, wobei das Rohr 506 die Sprühgesohwindigkeit bestimmt. Der
Teil 505-2, der den die innere Strömungsgeschwindigkeit justierenden Rohrteil darstellt,
und das Verteilerrohr 504 sind mittels Bolzen 514 miteinander verbunden. Dadurch
ergibt sich für die weitere Wirkung als wesentlich, daß die halbe Oberfläche der
Zweigleitungen 503 eines jeden Rohres 504, 505 und 506, wodurch wiederum erreicht
wird, daß das Loch 512' an der Außenseite der die äußere Sprühgeschwindigkeit bestimmenden
Leitung 506, die mit einem Teil der die innere Strömungsgeschwindigkeit bestimmenden
Rohrabschnitte 505-1, 505-3 beiderseits in Berührung stehen, sich an beiden Enden
unter einem Halbkreis rechtwinklig berühren.
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An sämtlichen sich längs erstreckenden Flächen des Düsen-Kopfes 507
ist eine verschiebbare Düse 508 angeordnet, deren schlitzförmige Öffnung parallel
verläuft, und zwar derart, daß die Strömung der Flüssigkeit im Düsenkopf in Längsrichtung
der schlitzförmigen Öffnung der DUse 508 homogen ist. Am Ende der die Einspritzgeschwindigkeit
justierenden Rohrabschnitte 505-1, 505-3 und der äußeren, die Einspritzgeschwindigkeit
bestimmenden Rohrleitung 506 sind Justierhebel 511-1, 511-2 und 511-3 vorgesehen,
die durch die Wandung des Düsenkopfes 507 derart ragen, daß durch Drehung jeder
der Hebel 511-1, 511-2, 511-3 die Verteilung der ausgesprühten Flüssigkeit justiert
werden kann. Ist beispielsweise die Verteilung der Sprühung an den beiden Seiten
kleiner als in der Mitte, so werden die Justierhebel 511-2 und 511-3 rechtsdrehend
oder linksdrehend betätigt, wenn die Durchlaßöffnungen der Löcher der die innere
Einströmgeschwindigkeit bestimmenden Leitungen 505-1 und 505-3 auf beiden Seiten
entsprechend den Löchern des Verteilungsrohres 503 kleiner werden, während der Querschnitt
der Löcher im mittleren
Teil unverändert bleibt, weil das die
innere Strömungsgeschwindigkeit justierende Rohr 505-2 nicht gedreht worden ist.
Wenn andererseits die Sprühverteilung im mittleren Bereich kleiner sein soll, so
werden die Justierhebel 511-1 entweder im Uhrzeigersinne oder entgegen dem Uhrzeigersinne
gedreht, wenn die Stellung der Löcher in dem die äußere Strömungsgeschwindigkeit
bestimmenden Rohr 506 im mittleren Bereich gegenüber der Stellung der Löcher in
dem die innere Strömungsgeschwindigkeit bestimmenden Rohr 505-2 derart verlagert
wird, daß die Sprühfläche im mittleren Bereich kleiner wird, während diejenige auf
beiden Seiten unverändert bleibt, weil die Löcher 512 der die äußere Strömungageschwindigkeit
bestimmenden Rohre auf beiden Seiten 505-1, 505-2 und 505-3 die Form eines Rechtecks
mit Halbkreisen an den Längsenden haben.
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513 ist somit das Hilfsventil zum Justieren der Sprühverteilung.
Dieses Ventil ist jedoch nicht immer notwendig. In dem vorstehend in Rede stehenden
Ausführungsbeispiel sind die Löcher entweder rund oder rechtwinklig begrenzt. Die
Lochform braucht jedoch nicht notwendigerweise rund zu sein. Eine elliptische Lochform
oder andere Lochformen sind ebensowchl anwendbar, Außerdem braucht die Strömungsgeschwindigkeit
, die durch das Rohr 505 bestimmt wird, nicht in drei Teile aufgeteilt zu sein,
Die gleiche Wirkung kann ebenfalls dann erreicht werden, wenn die Abmessungen der
Löcher auf beiden Seiten des Verteilerrohres größer und die Dimensionen der Löcher
des die äußere Ausströmgeschwindigkeit bestimmenden Rohres so groß gemacht werden
wie die der Löcher des die innere Ausströmgeschwindigkeit bestimmenden Rohres, indem
das Verteilerrohr und das die Strömungsgeschwindigkeit bestimmende Rohr gedreht
werden, Mittels der vorstehend beschriebenen Vorrichtung ist es somit möglich, die
Flüssigkeit oder das sonst verwendete fließfähige Fluidum in Anpassung an die Stellung
in Längsrichtung der Düse einzustellen, so daß die Vorrichtung den mit ihr verfolgten
praktischen
Zwecken jederzeit angepaßt werden kann.
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Sechstes Ausführungsbeispiel: Bei der Ausführungsform nach Fig. 20,
21, 22 und 23 tritt die Flüssigkeit in das Kopfstück 602 durch eine Eintrittsöffnung
601 ein. Das Kopfstück 602 erstreckt sich enger und enger werdend nach seinen beiden
Enden, wobei der Querschnitt der Zweigleitungen 603 überall gleich ist, also in
der Weise, daß dieselbe Flüssigkeitsmenge durch jede Zweigleitung strömt. Das Ende
jeder Zweigleitung 603 ist mit dem Verteilerrohr 604 verbunden, so daß mittels eines
Ventils 619 die Durchflußmenge, die in das Verteilerrohr 604 aus jeder Leitung 603
eintritt, einstellbar ist. In der Längsrichtung des Verteilerrohres 604 ist eine
Anzahl rechtwinklig begrenzter Löcher 606, und zwar acht Löcher in der Zeichnung,
vorgesehen, wobei im Verteilerrohr 604 und am Anschlag 614, der aus einem Stück
mit den die Verteilung beeinflussenden Platten 607 mit je einem Loch 606 besteht,
die Justierachsen 608 mittels des Bolzens 609 festgelegt sind.
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Das eine Ende der Justierachsen 608 ist in der Stirnplatte 610' des
Dusenkopfes eingesetzt, während das andere Ende von der Stirnplatte 610 des Düsenkopfes
getragen wird. Dabei ist die seitliche Stirnfplatte 610 des Düsenkopfes 605 auf
diesem mittels eines Flanschbolzens 615 befestigt, während die Mutter 616 auf die
seitliche Stirnplatte 610 des Düsenkopfes derart geschraubt ist, daß Abdichtung
gegen Flüssigkeitsaustritt verhindert wird. Am Ende der Achse 608 ist ein Hebel
617 derart angebracht, daß die zur Einstellung des Flüssigkeitsaustritts dienende
Platte 607 die Öffnung der rechteckig begrenzten Löcher 606 des Verteilerrohres
604 zu verändern vermag, wenn der Hebel 617 gedreht wird.
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Mit 613 ist die Düse bezeichnet.
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Die in das Verteilerrohr 604 von den Zweigleitungen 603 eintretende
Flüssigkeit trifft gegen die innere Wand des Verteilerrohres
604,
während die Flüssigkeit, die durch den Düsenkopf 605 vom Verteilerrohr 604 eintritt,
gegen die innere Wand des Ixisenkopfes 605 trifft, wodurch das Verteilerrohr 604
in der in Fig. 21 dargestellten Weise an der Düsenseite, bezogen auf den Düsenkopf
605, derart enger gestaltet ist, daß die Differenz zwischen den dynamischen Drücken
der Flüssigkeit reduziert und die Flüssigkeit in gleichförmiger oder homogener Verteilung
aus der DUse 613 zum Austritt gebracht wird Wenn bei der hier in Rede stehenden
Vorrichtung das Verhältnis zwischen der eingestellten Verteilung der ausgesprühten
Flüssigkeit durch Drehen des Hebels 617 eingestellt werden soll, werden die Mutter
616 und der Flenschbolzen 615 derart gelöst, daß die Justierachse 608 nach außen
gezogen wird,- nachdem sämtliche Bolzen 609 gelöst, jede die Verteilung der SprUhung
justierende Platte 607 bis in eine gew(Ixschte Stellung um die Achsen 608 gedreht
und sodann die Bolzen 609 auf der Justierachse 608 derart festgelegt werden, daß
das Verhältnis der Überdeckung durch die die Sprüh-Wirkung verteilenden Justierplatten
607 der rechteckig begrenzten Löcher 606 so geändert worden ißt, wie in Fig. 23
dargestellt ist.
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Das wesentliche Merkmal der Sprühvorrichtung nach der Erfindung besteht
darin, daß die Vorrichtung derart gestaltet ist, daß die von den Zweigleitungen
kommende Flüssigkeit überall gegen die Innenwand des Verteilerrohres und des Düsenkopfes
trifft, nicht aber direkt auf die Weise, weil zufolge der exzentrischen Anordnung
des DUsenkopfes der Auslaß der Flüssigkeit auf der Düsenseite derart enger gemacht
ist, daß die Differenz zwischen den dynamischen DrUcken in dem Verteilerrohr und
dem Düsenkopf eliminiert ist, so daß eine homogene Versprühung in Längsrichtung
entlang der Düse und weiterhin eine Verteilung der Versprühung nach Wahl eingestellt
werden kann, je nach den Stellungen entlang der Düse in Längsrichtung.
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Wie schon erwähnt, kann erfindungsgemäß Flüssigkeit mittels einer
Düse versprüht werden, wobei unter "Flüssigkeit" entweder ein im flüssigen, gasförmigen
oder festen Zustand befindlicher fließfähiger Stoff verstanden sei. Weiterhin kann
für jeden Zweck eine homogene Strömung erhalten werden, so daß die Erfindung nicht
auf einen bestimmten Zweck oder eine bestimmte Form von fließfähigem Medium beschränkt
ist.
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Die Vorrichtung nach der Erfindung kann angesehen werden als eine
Düse, die in der Lage ist, eine homogene Kühlwirkung zu erzeugen, beispielsweise
zum Kühlen der Walzen von Walzwerken oder zum Kühlen des aus Stahl bestehenden Materials
auf dem Tisch, der beim Warmwalzen einem Walzwerk nachgeschaltet ist, wobei als
Kühlmittel Wasser verwendbar ist. Außerdem ist die Düse durchaus zur Erhitzung brauchbar,
wenn heiße Flüssigkeit, etwa Heißwasser, angewendet werden soll. Die Vorrichtung
kann wirksam auch ferner zur Wärmebehandlung angewendet werden, wenn sie in Verbindung
mit Säuren, Salzen oder Ätzmitteln benutzt wird. Eine weitere Anwendungsmöglichkeit
ergibt sich, wenn es sich darum handelt, mittels der Düse Überzugsmaterial in flüssiger
oder pulveriger Form aufzubringen. In Verbindung mit Luft oder einem anderen fließfähigen
Medium ist die Vorrichtung nach der Erfindung sehr brauchbar in der Form einer Luft
oder ein anderes kuhlendes Gas zuführenden Rohres. Die Vorrichtung kann gleichfalls
zum Beheizen dienen, wenn sie mit Dampf oder Heißluft betrieben wird. Schließlich
stellt sie eine sehr wirkungsvolle Düse dar, wenn es sich darum handelt, Material
zu bestreichen, das im Tauchverfahren plattiert oder mit einem Überzug versehen
werden soll.