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Die Erfindung bezieht sich auf eine Spritzlanze für ein
Flüssigkeitsgemisch, insbesondere in Form einer Mischung aus
Wasser und einer oder mehrerer anderer Flüssigkeiten oder Gasen.
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Es ist bekannt, daß hauptsächlich mit Wasser
beaufschlagte Spritzlanzen z. B. zum Löschen von Bränden verwendet
werden. Dabei hat das Wasser bei zahlreichen Brandtypen eine
bestimmte Löschwirkung. Man ist jetzt bestrebt, seine Löschwirkung
zu verbessern, indem man Mischungen verwendet, z.B. Mischungen
aus Wasser und Chlor-Fluorverbindungen und dergleichen.
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Mit Wasser beaufschlagte Spritzlanzen werden auch zur
Aufrechterhaltung der öffentlichen Ordnung eingesetzt; in diesem
Falle setzt man dem Wasser tränenerregende Mittel zu.
Spritzlanzen eines Flüssigkeitsgemisches können darüber hinaus auch in
der chemischen Industrie und für Reinigungszwecke, zur
Desinfektion und dergleichen eingesetzt werden.
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Die Spritzlanze für ein Flüssigkeitsgemisch nach der
Erfindung, wie sie im Anspruch 1 beschrieben ist, hat den Zweck,
zwei Bedingungen zu erfüllen. Einerseits soll ein wirksamer
Strahl mit großer Reichweite und andererseits eine sofortige
homogene Flüssigkeitsmischung erreicht werden.
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Was die Verwirklichung des Gemisches anbelangt, ist es
bekannt, vor dem Beaufschlagen der Spritzlanze für
Feuerlöschzwecke Fluidmischungen in Form von Schaumprodukten mit hoher
Löschintensität vorzubereiten. Derartige Spritzlanzen sind
beispielsweise in der EP-A-119 527 und FR-A-2 359 648 beschrieben.
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Diese Systeme haben den Nachteil, zwei getrennte Vorrichtungen
erforderlich zu machen: Die Mischvorrichtung und die Spritzlanze,
wodurch der Raumbedarf ziemlich groß ist. Darüber hinaus sind
bestimmte Mischungen lediglich über einen vergleichsweise kurzen
Zeitraum hinweg stabil, so daß es erforderlich ist, diese
Mischungen erst im letzten Augenblick vorzubereiten. Zu diesem
Zwecke ist es bereits vorgeschlagen worden, den Effekt der
Unterdruckwirkung zu nutzen, welcher von einem Wasserstrahl erzeugt
wird, der auf diese Weise ein weiteres Fluid mitreißt. In diesem
Zusammenhang kann beispielsweise auf die FR-2 459 679 Bezug
genommen werden. In der Praxis ist es schwierig, konstante und
homogene Mischungen - die den Wert von 5 % überschreiten - zu
erhalten, sofern man einmal davon ausgeht, daß die Einhaltung
eines konstanten Unterdruckes Schwierigkeiten bereitet.
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Was die Wirksamkeit des Strahles anbelangt, hat man
bereits versucht, die Spannung in Querrichtung des Strahles zu
verbessern. Als Beispiel für die hierfür entworfene Düse kann die
FR-A-2 359 648 angesehen werden. Diese Düsentype führt zu
Verlusten, wodurch die Entfernung, bei welcher der Strahl noch
wirksam ist, begrenzt wird.
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Ein weiteres Beispiel zum Stande der Technik zeigt die
EP-A-0 083 485.
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Nach einem Merkmal der Erfindung ist eine Spritzlanze
für ein Flüssigkeitsgemisch vorgesehen, bestehend aus einem
Eintrittsstutzen für die Hauptflüssigkeit, an welchen sich eine
erste Kammer mit einer konischen und divergierenden Innenwand und
Außenwand anschließt, die Außenwand die Verlängerung des
Eintrittsstutzens bildet und die Spitze der Innenwand der Achse des
Eintrittsstutzens gegenüberliegt, wobei die Außenwand mit
Bohrungen versehen ist, über welche zumindest ein zusätzliches
Fluid in die erste Kammer eingeleitet wird, welche über weitere,
praktisch in Längsrichtung sich erstreckende Bohrungen am Umfang
der Basis der Innenwand mit einer zweiten Kammer in Verbindung
steht, die von einer konischen, konvergierenden Seitenwand
begrenzt ist, die in einem relativ langen Austrittsstutzen
einmündet.
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Nach einem weiteren Merkmal ist der in Umfangsrichtung
liegende Zwischenraum zwischen der konischen Innenwand und der
konischen Außenwand der ersten Kammer von einem zylinderförmigen
Ring abgeschlossen.
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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist die
konische Seitenwand der zweiten Kammer zwei kegelstumpfförmige
Abschnitte auf, wobei die Winkel an der Spitze vom Eintritt in
Richtung des Austrittsstutzens in ihrer Größe abnehmen.
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Nach einem weiteren Merkmal der erfindungsgemäßen
Spritzlanze ist der Austrittsstutzen der Lanze von einer Muffe
für den Luftdurchtritt umgeben, deren Durchmesser jenseits der
Austrittsöffnung des Austrittsstutzens schnell auf einen Wert
abnimmt, der geringfügig größer ist als derjenige des Durchmessers
des Austrittsstutzens.
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Die Merkmale der vorstehend angedeuteten Erfindung
ebenso wie andere Merkmale gehen aus nachstehender Beschreibung
der Ausführungsbeispiele noch etwas klarer hervor. Die Zeichnung
zeigt in rein schematischer Weise:
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Fig. 1 einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen
Spritzlanze,
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Fig. 2 einen schematischen Schnitt einer Variante der
Spritzlanze nach Fig. 1.
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Die Spritzlanze nach Fig. 1 weist ein Eintrittsstück 1,
ein Zwischenstück 2 und ein Austrittsstück 3 auf. Das
Eintrittsstück 1 weist eine zylinderförmige Innenfläche 4 auf, an welche
sich eine konische Innenfläche 5 anschließt, wobei der konische
Teil dieser Fläche 5 divergierend ausgebildet ist, wenn man
einmal die durch die Pfeile F angedeutete Strömungsrichtung
betrachtet. Der Teil mit der zylinderförmigen Innenfläche 4 ist zur
Verbindung mit einer in der Zeichnung nicht weiter dargestellten
Druckwasserleitung geeignet und bestimmt. Der Teil mit der
konischen Innenfläche 5 weist eine bestimmte Anzahl von Bohrungen 6
auf, um mit einer Quelle eines Druckmittels verbunden werden zu
können, welches mit Wasser gemischt werden soll. Einzelheiten der
Druckmittelquelle werden im folgenden noch beschrieben:
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Das Zwischenstück 2 ist innen und außen konisch
geformt, wobei die Spitzen dieser Konusse der konischen Innenfläche
5 zugewandt sind. Die stromauf liegende Fläche 7 ebenso wie die
stromab liegende Fläche 8 des Zwischenstückes 2 weisen an der
Spitze einen Winkel auf, welcher im wesentlichen gleich ist
demjenigen der konischen Innenfläche 5. Die Basis 9 des konischen
Stückes 2 hat die Form eines Kreisringes, in welchen
Längsbohrungen 10 eingearbeitet sind. Bei den verschiedenen
Ausführungsbeispielen ist der Rand der Basis 9 mit der Basis der konischen
Innenfläche des Teiles 1 über einen zylinderförmigen Teil 11
verbunden, welcher in Querrichtung eine erste konische,
divergierende Kammer A begrenzt, in welcher das über einen Teil 4
eintretende Wasser sich mit dem aus den Bohrungen 6 austretenden Fluid
vermischt.
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Das Austrittsstück 3 weist einen zylinderförmigen Teil
12 auf, welcher den Kreisring 9 umgibt. Das Austrittsstück 3
weist ferner einen konvergierenden konischen Teil 13 sowie einen
zylinderförmigen Teil 14 auf. Die Kammer B zwischen der
konischen, divergierenden Fläche 8 und dem konischen, konvergierenden
Teil 13 schafft eine Turbulenz, welche eine homogene Mischung des
Wassers mit dem zusätzlichen Fluid sicherstellt, welch letzteres
durch den Teil 14 mit hoher Geschwindigkeit austritt.
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Die Summe der Querabschnitte der Längsbohrungen 10 ist
etwa gleich der Summe des Querabschnittes der Öffnung 4 und
desjenigen der Bohrungen 6. Auf diese Weise treten während des
Mischvorganges der Fluide keine Verluste auf. Der Querabschnitt
des Teiles 14 ist kleiner als diese Summe, um dem aus der
Spritzlanze austretenden Fluid eine hohe Geschwindigkeit zu verleihen.
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Bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel ist um den
Zylinder 11 herum ein zylinderförmiger Ring 15 angeordnet, der an
seinen beiden äußeren Enden ein Außengewinde trägt, um eine
Schraubverbindung einerseits zwischen der inneren Gewindefläche
des Teiles 12 des Austrittsstückes 3 und andererseits der mit
einem Gewinde versehenen Innenfläche eines schalenförmigen Teiles
16 eines ringförmigen Teiles 17 zu schaffen, der die Versorgung
mit dem Fluid sicherstellt, welches durch die Bohrungen 6
hindurchfließt. Der mittlere Teil des Bodenteiles des
schalenförmigen Teiles 16 ist mit einer Bohrung versehen, welche das
Aufschieben des Stutzens 17 auf die Außenfläche des
zylinderförmigen Teiles 4 des Eintrittsstutzens 1 erlaubt. Der zylinderförmige
Teil 4 weist eine Schulter 18 auf, gegen welche sich der Stutzen
17 abstützt, um die Dichtigkeit einer Ringkammer C
sicherzustellen, welch letztere einerseits von dem Bodenteil des
schalenförmigen Teiles 16 und andererseits mit Hilfe des zylinderförmigen
Ringes 15 und der Außenfläche des konischen Teiles 5 begrenzt
wird. In dem Stutzen 17 ist ferner eine Bohrung 19 vorgesehen, um
die Verbindung zwischen der Kammer C mit der Zuführleitung eines
zusätzlichen Fluides herzustellen. Die Bohrungen 6 münden dabei
in die Kammer C.
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Der zylinderförmige Teil 12 des Austrittsstutzens 3
weist ebenfalls eine ringförmige Schulter 20 auf, welche sich
gegen die stromab liegende Fläche des Kreisringes 9 dann anlegt,
wenn das Austrittsstück 3 auf den zylinderförmigen Ring 15
aufgeschraubt wird. Auf diese Weise sind die Stücke 1 und 2 zwischen
den Schultern 18 und 20 in Längsrichtung blockiert.
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Längs der Berührungslinien zwischen den verschiedenen
Teilen werden Dichtungen aus Kunststoff eingegossen, um die
Dichtigkeit zu vervollkommnen.
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Man hat beispielsweise Versuche mit einer Spritzlanze
durchgeführt, bei welcher das Wasser mit einem Druck von 14 bar
in die Kammer A eintritt, während das zusätzliche Fluid, z. B.
eine tränenerregende Flüssigkeit, mit einem Druck von 18 - 20 bar
über die Bohrung 19 eingeführt wird. Der Innendurchmesser des
Teiles 4 beträgt dabei 38 mm, des Teiles 12 100 mm und derjenige
des Teiles 14 23 mm, wobei als Gesamtlänge 407 mm gewählt werden.
Der halbe Winkel an der Spitze der Konusse 2 und 5 beträgt dabei
28º, wobei die Anzahl der Bohrungen 6 18 beträgt und deren
Durchmesser 4 mm ist. Demgegenüber war die Anzahl der Bohrungen 10
14 und deren Durchmesser liegt bei 10 mm. Unter diesen
Bedingungen waren 10 % des zusätzlichen Produktes in der homogenen
Zusammensetzung der Mischung zu verzeichnen, wobei die Reichweite der
Lanze entsprechend dem Neigungswinkel zwischen 40 und 60 m
betrug.
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Die Arbeitsweise der Spritzlanze ist die folgende:
Das in den Stutzen 4 eintretende Wasser erfährt beim Auftreffen
auf den Konus 2 eine Verlangsamung und eine Richtungsänderung.
Dessen Strömung wird turbulent und das zusätzliche Fluid, welches
durch eine große Anzahl von gleichmäßig verteilten Bohrungen 6
austritt, beginnt sich mit dem Wasser zu vermischen. Der
Durchtritt der Vormischung durch die Längsbohrungen 10 verstärkt die
Homogenität der Mischung, die sich in der Kammer B vollendet, wo
die Geschwindigkeit der Mischung zunimmt, um in das Rohr 14 mit
Turbulenz zu strömen.
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Wie aus Fig. 1 hervorgeht, hat der Teil 13, welcher die
Kammer B zwischen den Längsbohrungen 10 und dem Rohr 14 bestimmt,
eine Innenfläche, die sich aus zwei Konussen zusammensetzt,
wodurch auf diese Weise zwei kreisförmige Kanten gebildet sind. Auf
diese Weise wird ein hoher Grad an Turbulenz beim Abströmen
aufrechterhalten. Eine einzige kreisförmige Kante am Eingang des
Rohres kann hohe Turbulenzen zur Folge haben, wodurch ein Strahl
geschaffen wird, der sich zu schnell zerstreut. Ein zu
progressiver oder "glatter" übergang von der Kammer B in das Rohr kann
eine quasi - laminare Strömung zur Folge haben, und zwar zum
Nachteil der Homogenität der Mischung in dem Strahl als Folge der
Dichteunterschiede des Wassers und der zusätzlichen Flüssigkeit.
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Nach der Variante der Spritzlanze gemäß Fig. 2 werden
die gleichen Bezugsziffern verwendet wie für die gleichen Teile
nach Fig. 1.
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Es wurde eine weitere ringförmige Kammer C'
hinzugefügt, in welche man ein zweites zusätzliches flüssiges oder
gasförmiges Fluid einführen kann. Diese Kammer C' ist mit einem
Eintrittsstutzen 19' verbunden, der dem Stutzen 19 entspricht, wobei
die Eintrittsbohrungen 6' für die Kammer A die gleiche Rolle wie
die Bohrungen 6 spielen. Mit Hilfe dieser Spritzlanze ist es
möglich, der flüssigen Mischung - welche man mit der Lanze nach Fig.
1 erhält - beispielsweise Luft zuzusetzen.
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Nach dieser Variante ist das Rohr 14 von einer Muffe 21
größeren Durchmessers umgeben, welche sich mit Hilfe eines
Hilfsrohres 22 über das Rohr hinaus erstreckt, wobei der Durchmesser
ein wenig größer ist als derjenige des Rohres 14. Ein konischer
Teil 23 bildet die Verbindung zwischen der Muffe 21 und dem
Hilfsrohr 22. Die Muffe 21 ist im vorderen Teil offen, so daß in
dieses Luft eingesaugt werden kann, die eine Art von Gashülle
bildet, welche den aus dem Rohr 14 austretenden Strahl daran
hindert, die Wand des Hilfsrohres 22 zu berühren. Auf diese Weise
kann man ein kürzeres Rohr 14 vorsehen und die Reibung des
Flüssigkeitsstrahles reduzieren, wodurch die Konzentration des
Endstrahles verbessert wird.
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Es ist zu beachten, daß die Spritzlanze keine
beweglichen Teile aufweist, wodurch sie baulich außerordentlich
einfach und leicht handhabbar ist. Bei dem Ausführungsbeispiel,
welches - wie oben dargestellt - Gegenstand von Versuchen war,
bestehen die verschiedenen Teile dieser Spritzlanze aus
nichtrostendem Stahl; die gesamte Spritzlanze oder aber auch nur Teile
derselben können auch aus einem hierfür geeigneten Kunststoff
bestehen.