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Die vorliegende Erfindung betrifft ganz allgemein eine Düse
für zwei Fluide, wie in den Oberbegriffen der Ansprüche 1
und 3 ausgeführt, und insbesondere eine Hochleistungsdüse
für zwei Fluide, die so ausgebildet ist, daß sie eine
weitwinklige, fächerförmige Zerstäubung eines Gas-,
Flüssigkeit-Mischsysteins, das zum Abkühlen von Objekten mit hoher
Temperatur, etc. verwendet wird, bewirkt, und die
insbesondere so ausgebildet ist, daß die Zerstäubung in bezug auf
Tropfendurchmesser, Flüssigkeitsmenge und Luftmenge über
den gesamten Sprühmusterbereich gleichförmig ausgeführt
wird und auch keine Verstopfungen, etc. bewirkt.
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Herkömmlicherweise wurde eine solche Düse, wie sie
beispielsweise in Fig. 10 gezeigt wird, als der Typ einer Düse
für zwei Fluide, die dazu geeignet ist,
Gas/Wasser-Mischnebel über einen vergleichsweise weiten Bereich der
Oberflächen eines Objekts zu zerstäuben, vorgesehen. Die Düse wird
aus einem Düsenkörper 3 mit einem darin ausgebildeten
Flüssigkeitseinlaß 1 und einem Gaseinlaß 2, einer Düse für
Flüssigkeit 4, einer Düse für Gas 5, einem Haltering 6, der
in dem Düsenkörper 3 so angebracht ist, daß die
Flüssigkeitsdüse 4 und die Gasdüse 5 damit verbunden sind, und
einem O-Ring 7 aus Gummi zwischen dem Düsenkörper 3 und der
Flüssigkeitsdüse 4 zusammengesetzt.
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In der Düse wird die Flüssigkeit aus dem Düsenkörper 3 über
die Flüssigkeitsdüse 4 in den axialen Mittelbereich der
Düse geleitet. Das Gas passiert einen Strömungsdurchgang 8
in dem äußeren Umgebungsbereich der Flüssigkeitsdüse 4 und
wird über eine in der Flüssigkeitsdüse 4 ausgebildeten
Öffnung 9 in die Gasdüse 5 eingeführt. Das Gas wird mit dem
äußeren Umfangsbereich der Flüssigkeit in der
Gas/Flüssigkeit-Mischkammer 10 der Gasdüse 5 gemischt. Der
Gas/Wasser-Mischnebel wird aus einem Auslaß-Öffnungsschlitz
12 in einem bogenförmigen Abschnitt 11 der Düsenoberfläche
gesprüht.
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Zudem gibt es bereits eine Düse einer etwa gleichen
Konstruktion zu der oben beschriebenen Konstruktion, wobei
eine Gas/Flüssigkeit-Mischdüse, die die Flüssigkeit in den
zentralen Bereich leitet, das Gas in ihren äußeren
Umfangsbereich leitet, um diese in der Gas/Flüssigkeit-Mischkammer
10 nahe der Auslaßöffnung 12 zu mischen, und das Gemisch
aus der Auslaßöffnung 12, die die gleiche Gestalt aufweist,
wie die in Fig. 11 gezeigte Auslaßöffnung 12, aussprüht.
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Die Düse der oben beschriebenen Konstruktion weist Probleme
von der Art auf, daß, da das System zum Zuführen der
Flüssigkeit in den axialen Mittelbereich vorgesehen ist, um das
Gas in der äußeren Umgebung der Flüssigkeit zu mischen, die
zerstäubten Tropfen im zentralen Bereich im Durchmesser
größer werden und am äußeren Umgebungsbereich, wie in Fig.
12 dargestellt, kleiner werden, was zu ungleichen
Tropfendurchmessern usw. führt.
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Da die Öffnung 9, durch die das Gas innerhalb der Düse
zirkuliert, schmaler ist, verstopfen Fremdmaterialien, wie in
dem Gas enthaltener Staub usw. die Öffnung 9, wobei das
Verstopfen bewirkt, daß die Durchflußmenge vermindert wird,
und auch ein Druckverlust leicht bewirkt wird. Da die aus
der Öffnung 9 ausgesprühte Luft mit dem inneren
Kantenabschnitt 5a der Wand der Gasdüse 5 kollidiert, wird eine
Turbulenz bewirkt und die Fremdmaterialien in dem Gas
können auch in dem Kantenabschnitt 5a leicht akkumulieren.
Insbesondere in der in Fig. 10 dargestellten herkömmlichen
Ausführungsform sind die oben beschriebenen Mängel groß, da
die Düse der oben beschriebenen Konstruktion viele
Widerstandsbereiche im Strömungsweg der Flüssigkeit aufweist,
die Druckverluste bewirken. Die Verringerung der
Strömungsmenge des Gases und der Druckverlust bewirken einen
niedrigeren Unterdruck des Gases, der an die Sprühöffnung 4a der
Flüssigkeitsdüse 4 angelegt wird und senkt die Hubleistung
für die Flüssigkeit.
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Aus JP-A-59 179 259 ist eine Düse zum Versprühen eines
Films aus Luft und Wasser zum Abkühlen einer
Stranggußmaschine bekannt. Diese Düse zeigt eine Öffnung an einer
inneren Umfangswand einer Luftleitung zum Einsprühen von
Wasser in eine Mischkammer. In dem zentralen Teil der
Mischkammer ist ein Loch vorgesehen, durch welches Luft in
die Mischkammer geleitet und mit dem Wasser vermischt wird.
Diese Wasser/Luft-Mischung wird dann durch eine
Auslaßöffnung in der Spitze der Düse ausgesprüht.
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Diese bekannte Düse hat die Nachteile, daß wenn die Luft in
den zentralen Bereich der Düse geleitet wird und das Wasser
in den äußeren Umgebungsbereich von dieser geleitet wird,
der Durchmesser der Wassertropfen in dem äußeren
Umgebungsbereich der gemischten Flüssigkeit größer wird. Deshalb
wird der Tropfendurchmesser am Umgebungsrandbereich des
Sprühmusters größer, wie in Fig. 13 dargestellt.
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Da ferner der O-Ring aus Gummi verwendet wird, wird die
Haltbarkeit verringert, und die Anzahl der Bauteile nimmt
zudem zu.
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Ferner ist in der oben beschriebenen herkömmlichen Düse die
Gestalt der Auslaßöffnung 12 des Bereichs 11 an der
Düsenoberseite entlang einer Linie X-X der Düsenaxiallinie wie
dargestellt eingeschlitzt, so daß der eingeschnittene
Endabschnitt 12b des Seitenflächenabschnitts 12a in einer
Y-Y-Richtung geradlinig (flache Gestalt) wird, was einen
rechten Winkel mit der X-X-Richtung herstellt und der somit
orthogonal zu dem Seitenflächenabschnitt 12a liegt. Der
ausgeschnittene Endabschnitt 12b ist wie dargestellt
gestaltet, mit dem Nachteil, daß die Verteilung des
Gas/Flüssigkeitgemisches ungleichmäßig und auch der
Durchmesser der Tröpfchen ungleich groß wird. Dies wurde durch
Experimente, wie sie später im Vergleich zu der
vorliegenden Erfindung beschrieben werden, untersucht.
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Zur Gestaltung der Auslaßöffnung kann eine Auslaßöffnung
12' in V-Form von der Spitzenendposition des Bereichs 11
der Düsenoberfläche zur Seitenfläche hin, wie
beispielsweise in Fig. 8 B dargestellt, geschlitzt sein (siehe z. B.
die japanische Offenlegungsschrift Tokukaisho Nr. 56-
100663.)
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Der oben beschriebene V-förmige Einschnitt wird
eingebracht, mit dem Nachteil, daß der Zerstäubungsbereich für
eine gleichförmige Verteilung schmaler wird. Dies wurde
durch Experimente festgestellt, wie sie später im Vergleich
mit der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Auch in
einer Düse, die mit der Aulaßöffnung 12' versehen ist, wird
der Durchgang des Fluids durch die Düse kompliziert, da
Fremdmaterialien leicht akkumulieren und den Druckverlust
bewirken, und zwei Fluide werden unmittelbar vor der
Auslaßöffnung gemischt, mit dem Nachteil, daß das Vermischen
nicht ausreichend ausgeführt wird, wobei die
Tropfendurchmesser nicht gleichförmig werden.
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Demgemäß ist eine wesentliche Aufgabe der vorliegenden
Erfindung, eine Düse für zwei Fluide zu schaffen, die frei
von den Nachteilen der oben beschriebenen herkömmlichen
Düse ist, und die dazu geeignet ist, den
Tropfendurchmesser, die Flüssigkeitsmenge und die Luftmenge über die
Breite gleichmäßig zu erzeugen.
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Eine weitere wichtige Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist, eine Düse für zwei Schichten des oben beschriebenen
Typs zu schaffen, die dazu geeignet ist, einen breiten,
gleichförmigen Zerstäubungsvorgang auszuführen.
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Um diese und andere Aufgaben zu erfüllen, liefert die
vorliegende Erfindung eine Düse für zwei Fluide gemäß Anspruch
1.
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Zudem liefert die bevorzugte Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung ein System, das Gas in den axialen
Mittelbereich der Düse zu leiten und auch die Flüssigkeit nahe dem
Zuführende aus der äußeren Umfangsrichtung zu mischen, so
daß es entlang der axialen Mittellinie innerhalb der Düse
zirkuliert wird. Sie wird als ein System verwendet, das Gas
mit der Flüssigkeit innerhalb der Düse zu vermischen.
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Die vorliegende Erfindung liefert ebenfalls eine Düse für
zwei Fluide gemäß Anspruch 3.
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Gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, ist die Gestalt der Auslaßöffnung zum Ausbilden
des Schlitzspaltes an dem ausgeschnittenen spitzen
Endbereich kreis- oder V-förmig ausgebildet, um so den
Zerstäubungsbereich auszudehnen und gleichförmig zu verteilen.
Ferner ein System zum Zuführen des Gases entlang der
axialen Mittellinie und auch zum Zuführen der Flüssigkeit in
deren äußeren Umgebungsbereich. Nachdem das in der ersten
Mischkammer gemischte Gas/Flüssigkeit-Mischfluid in der
Rektifikationskammer umgewälzt worden ist, diffundiert es
in die zweite Mischkammer. Der äußere Umgebungsbereich des
Gas/Flüssigkeit-Mischfluids kollidiert zwangsweise mit der
Wandfläche, so daß die Wassertropfen mit großem
Tropfendurchmesser in dem äußeren Umgebungsbereich im Durchmesser
kleiner werden, so daß der Tropfendurchmesser gleichförmig
wird. Deshalb kann der Zerstäubungsvorgang etwa
gleichförmig im Tropfendurchmesser, in der Luftmenge und der
Flüssigkeitsmenge durch die oben beschriebenen Vorgänge über
die Breite ausgeführt werden.
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Diese und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung
mit dem bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug auf die
beigefügten Zeichnungen deutlich. Es zeigen:
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Fig. 1 eine Schnittdarstellung, die eine Ausführungsform
einer Düse für zwei Fluide gemäß der vorliegenden Erfindung
wiedergibt.;
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Fig. 2 eine Vorderseitenansicht einer in Fig. 1
dargestellten Düse;
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Fig. 3 eine perspektivische Explosionsdarstellung
derselben;
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Fig. 4 eine vergrößerte schematische Schnittdarstellung der
wesentlichen Teile;
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Fig. 5A, B, C Ansichten, die jeweils eine Schlitzspaltform
einer Auslaßöffnung wiedergeben;
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Fig. 6A, B, Musterdarstellungen, die jeweils die Ergebnisse
einer experimentellen Ausführungsform 1 wiedergeben, in der
der Tropfendurchmesser, die Flüssigkeitsmenge und die
Luftmenge in dem Sprühmuster zwischen der Düse der vorliegenden
Erfindung und der herkömmlichen Düse, die mit Auslaßöffnung
der in Fig. 5 gezeigten Gestalt versehen ist;
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Fig. 7 ein Diagramm, das die Ergebnisse einer
experimentellen Ausführungsform 2 wiedergeben, in dem die maximalen
Tropfendurchmesser miteinander verglichen werden;
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Fig. 8A, B Ansichten, die die Gestalt der Auslaßöffnungen
wiedergeben;
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Fig. 9A, B Musteransichten, die die Ergebnisse einer
experimentellen Ausführungsform 3 wiedergeben, in der die
Zerstäubungsweiten der Düsen mit den in Fig. 8A, B gezeigten
Auslaßöffnungen miteinander verglichen werden;
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Fig. 10 eine Schnittdarstellung, die die herkömmliche
Ausführungsform wiedergibt;
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Fig. 11 eine Schnittdarstellung, die die abweichende
herkömmliche Ausführungsform wiedergibt;
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Fig. 12 eine Musterdarstellung, die den Tropfendurchmesser
eines Sprühmusters in einer Düse in einem Fall wiedergibt,
in dem die Flüssigkeit in den zentralen Bereich der Düse
geleitet wird und auch das Gas für den Mischvorgang in den
äußeren Umgebungsbereich der Flüssigkeit geleitet wird; und
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Fig. 13 eine Musterdarstellung, die den Tropfendurchmesser
in einem Fall wiedergibt, in dem das Gas in den zentralen
Bereich der Düse geleitet wird und auch die Flüssigkeit mit
der äußeren Umgebung des Gases vermischt wird.
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Bevor die Beschreibung der vorliegenden Erfindung
fortgesetzt wird, sei angemerkt, daß in den beigefügten
Zeichnungen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
werden.
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Nun auf die Zeichnungen Bezug nehmend, wird dort eine Düse
für zwei Fluide gemäß der bevorzugten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung gezeigt, die einen Düsenhauptkörper
20, einen Kern 21, eine Spitze 22, eine Kappe 23 umfaßt.
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Der Düsenhauptkörper 20 ist in etwa von zylinderförmiger
Gestalt, weist Öffnungsbereiche 25, 26 mit großem
Durchmesser auf, die jeweils im rechten und linken Endbereich
ausgebildet sind, wobei die Öffnungsbereiche mit einer
Gaszuführleitung und einer Flüssigkeitszuführleitung (nicht
dargestellt) verbunden sind, weist einen konkaven Bereich 27
auf, der in der im axialen Mittelbereich vorgesehen ist,
wobei seine Oberseite in der Zeichnung offenliegt, weist
einen weiblichen Schraubbereich 27a auf der inneren
Umfangsfläche des konkaven Bereichs 27 auf, um die Kappe 23
zu verschrauben. Ein Gaseinlaßdurchgang 28 mit kleinem
Durchmesser, der in einer Position unterhalb der axialen
Kernlinie l-l des Düsenhauptkörpers 20 und parallel zu der
axialen Kernlinie l-l gebohrt ist, kommuniziert mit dem mit
der Gaszuführleitung verbundenen Öffnungsbereich 25. Der
Gaseinlaßdurchgang 28 ist auf der Seite des konkaven
Abschnitts 27 im zentralen Bereich des Düsenhauptkörpers 20
gebogen, so daß er an der Mitte der Bodenfläche des
konkaven Abschnitts offenliegt und zudem steht der
Trennwandabschnitt 29 von dem konkaven Abschnitt längs dem äußeren
Umfang der Öffnung vor, um eine Öffnung 30 zu bilden. Ein
Flüssigkeitseinlaßdurchgang 31 mit kleinem Durchmesser, der
längs der axialen Kernlinie l-l offenliegt, und zwar auf
der oberen Abschnittsseite des Gaseinlaßdurchgangs 28, in
einem Bereich der äußeren Umfangsfläche des konkaven
Abschnitts 27, ist in den Öffnungsbereich 26 gebohrt, so daß
dieser mit der Flüssigkeitszuführleitung verbunden ist.
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Der Kern 21 greift an den konkaven Abschnitt 27 an, und
eine Spitze 22 greift an den spitzen Endabschnitt des Kerns
21 an. Eine Kappe 23 ist an den Düsenhauptkörper 20
geschraubt, wobei die Kappe 23 an den Kern 21 und die Spitze
22 angreift, um so die Düse zu bilden.
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Der Kern 21, der an den konkaven Abschnitt 27 des
Düsenhauptkörpers 20 angreift, bildet ein sich verjüngendes Loch
33, das sich in eine nach unten konischen Gestalt im
unteren Bereich der Bohrung 32 mit kleinem Durchmesser entlang
dem axialen Kern vom oberen Ende aus ausdehnt. Das sich
verjüngende Loch 33 wird von dem Trennwandabschnitt 29 mit
einem Spalt dazwischen umgeben. Der Raum zwischen dem
oberen Endabschnitt der Außenwand des Trennwandabschnitts 29
und der Innenwand des sich verjüngenden Lochs 33 wird in
dem Spalt eng. Der enge Raum arbeitet als eine Öffnung 43.
Durch diese Konstruktion wird das Gas in den mittleren
Bereich des sich verjüngenden Lochs 33 aus der Öffnung 30
gesprüht und auch die Flüssigkeit wird in den äußeren
Umgebungsbereich des Gases aus der Öffnung 43 gesprüht, so daß
die Flüssigkeit in den äußeren Umgebungsbereich des Gases
geleitet wird, um einen Mischvorgang in der ersten
Mischkammer A zu bewirken, die in dem inneren Bereich des sich
verjüngenden Lochs 33 ausgebildet ist. Das Loch 32 mit
kleinem Durchmesser, das mit dem sich verjüngenden Loch 33
kommuniziert, ist vergleichsweise lang eingestellt, damit
es die lange Rektifikationskammer B bildet, um den
Rektifikationsvorgang des in der ersten Mischkammer A zu
mischenden Fluidgemisches zufriedenstellend zu bewirken.
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Eine zweite Mischkammer c ist in der Spitze 22 in
angrenzendem Kontakt zu der spitzen Endseite des Kerns 21 mit
einem Loch 36 versehen, das im Durchmesser größer ist als
die Rektifikationskammer B, das an der unteren Endseite mit
der Rektifikationskammer B wie dargestellt kommunikativ
ausgebildet ist. Ein äußerer Wandabschnitt 38 an der
Oberseite, der in axialer Richtung kreisförmig wird, wobei der
Durchmesser zur oberen Endseite hin allmählich abnimmt, ist
auf der spitzen Endseite der Spitze 22 wie dargestellt
ausgebildet und auch eine zylinderförmige Außenumfangswandung
41 ist mit der Kopfflächenaußenwandung 38 verbunden und
eine Zwischendurchmesserbohrung 39 mit einem
kreisbogenförmigen spitzen Endabschnitt ist in dem inneren Bereich der
Spitze 22 ausgebildet. Die Zwischendurchmesserbohrung 39
kommuniziert mit der spitzen Endseite des Loches 36 mit
großem Durchmesser und liefert eine Sprühkammer E und auch
eine Wandungsfläche 40 ist auf dem äußeren Umfangsbereich
der Zwischendurchmesserbohrung 39 in dem
Kommunikationsbereich zwischen dem Loch 36 mit großem Durchmesser und der
Zwischendurchmesserbohrung 39 ausgebildet. Die
Wandungsfläche 40 ist auf dem äußeren Umfangsabschnitt der spitzen
Endfläche der zweiten Mischkammer C ausgebildet, so daß das
Fluid auf dem äußeren Umfangsbereich des aus der
Rektifikationskammer B in die zweite Mischkammer C gesprühte
Mischfluid mit der Wandungsfläche 40 kollidieren kann. Es sind
D1 D2, D3 D2 eingestellt, wobei der Durchmesser der
Rektifikationskammer B = D1 ist, der Durchmesser der
zweiten Mischkammer C = D2, der Durchmesser der Sprühkammer E =
D3 ist. Das Fluid des äußeren Umfangsbereichs des
Fluidgemisches, das aus der Rektifikationskammer B in die zweite
Mischkammer C über die Länge L der zweiten Mischkammer C
gesprüht wird, muß zwangsweise mit der Wandungsfläche 40
kollidieren.
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Die Auslaßöffnung 42 wird durch den Schlitzspalt über der
Außenumfangseitenwandung 41 auf beiden Seiten vom
Scheitelbereich auf der Mittellinie der Düse in der kreisförmigen
Kopfflächenaußenwandung 38 der Spitze 22 ausgebildet. Wie
in Fig. 4 dargestellt, ist die Auslaßöffnung 42 so
vorgesehen, daß der Scheitelbereich 42a und die gegenüberliegenden
Seitenflächenabschnitte 42b, 42b auf die gleiche Breite
eingestellt sind und die herausgeschnittenen spitzen
Endbereiche 42c, 42c der Seitenflächenbereiche 42b, 42b
kreisförmig ausgebildet sind.
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Die Gestalt des herausgeschnittenen spitzen Endbereichs 42c
der Auslaßöffnung 42 ist nicht auf die Kreisbogenform
beschränkt, sondern kann in einem V-förmigen spitzen Winkel
ausgeschnitten sein.
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Die Düse für zwei Fluide der oben beschriebenen
Konstruktion wird im Anschluß hinsichtlich der Konstruktion
beschrieben:
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Das Gas (in der vorliegenden Ausführungsform Luft), das aus
der Gaseinlaßöffnung 25 eingeströmt ist, wird in die erste
Mischkammer A aus der Öffnung 30 im mittleren Axialbereich
der Düse gesprüht, die Flüssigkeit (in der vorliegenden
Ausführungsform Wasser), die aus der
Flüssigkeiteinlaßöffnung 26 in den äußeren Umgebungsbereich der Luft
eingeströmt ist, wird aus der Öffnung 43 eingesprüht, so daß das
Wasser von dem äußeren Umgebungsbereich der Luft gemischt
wird.
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Obgleich Luft und Wasser durch den Mischvorgang in der
ersten Mischkammer A fast kollektiv gemischt werden, werden
die Wassertropfen im äußeren Umgebungsbereich größer und im
Mittelbereich kleiner. In diesem Zustand strömt die
gemischte Flüssigkeit in die Rektifikationskammer B. In der
Rektifikationskammer B wird die
Gas/Wasser-Mischflüssigkeit, die große Wassertropfen aufweist, entlang der
Innenwand zirkuliert, wobei die Gas/Wasser-Mischflüssigkeit mit
kleinen Wassertropfen im mittleren Bereich zirkuliert wird.
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Die Gas/Wasser-Mischflüssigkeit, die von dem spitzen Ende
der Rektifikationskammer B in die zweite Mischkammer C mit
dem großen Durchmesser gesprüht wird, diffundiert wie in
Fig. 4 dargestellt, so daß die gemischte Flüssigkeit an dem
äußeren Umfangsbereich zum großen Teil mit der Wandfläche
40 auf der Frontfläche kollidiert. Daher werden die
Wassertropfen mit großem Durchmesser an dem äußeren
Umgebungsbereich kleiner im Tropfendurchmesser und werden in etwa im
Tropf endurchmesser gleich den Wassertropfen im mittleren
Bereich. Die Gas/Wasser-Mischflüssigkeit, die im
Tropfendurchmesser gleich geworden ist, strömt in die Sprühkammer
E mit kleinem Durchmesser und wird aus der Auslaßöffnung 42
ausgesprüht. Der ausgesprühte Gas/Wasser-Mischnebel erhält
durch die Gestalt der Auslaßöffnung 42 ein Sprühmuster von
weitwinkliger Fächerform, und der Tropfendurchmesser wird
gleich, sowohl die Luftmenge als auch die Flüssigkeitsmenge
werden fast gleich über den gesamten Sprühmusterbereich,
wie in den später zu beschreibenden experimentellen
Ausführungsformen.
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Wie in der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist in
der Gas/Wasser-Mischdüse eines Systems, in dem Luft in den
mittleren Bereich der Düse und Wasser in den äußeren
Umgebungsbereich davon geleitet wird, natürlich, daß der
Durchmesser der Wassertropfen im äußeren Umgebungsbereich der
gemischten Flüssigkeit größer wird. Wenn keine Einrichtung
verwendet wird, die die großen Wassertropfen im äußeren
Umgebungsbereich zwangsweise mit den Wandflächen kollidieren
läßt, um deren Durchmesser zu verringern, wie in der
vorliegenden Erfindung, wird der Tropfendurchmesser an dem
Umgebungsrandbereich des Sprühmusters größer, wie in Fig. 13
dargestellt wird. Bei der vorliegenden Erfindung werden die
Wassertropfen dazu veranlaßt, mit den Wandflächen, wie oben
beschrieben, zu kollidieren, wobei die Tropfen mit größerem
Durchmesser als dem in Punkt-Strich-Linien in Fig. 13
dargestellten Tropfendurchmesser entfernt werden, so daß der
Tropfendurchmesser kleiner wird.
(Experimentelle Ausführungsform 1)
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Gemäß den Vergleichsexperimenten zur Ausführung der Düse in
bezug zu der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung und
zur Ausführung der in der oben beschriebenen Fig. 12
dargestellten Düse, werden die Ergebnisse in Fig. 6 und Fig. 7
wiedergegeben. Insbesondere in der Düse gemäß der
vorliegenden Erfindung, in der die Gestalt der in Fig. 5A
gezeigten Auslaßöffnung 42 in dem ausgeschnittenen spitzen
Endabschnitt 42c kreisförmig hergestellt war, wurden der
Tropfendurchmesser,
die Flüssigkeitsmenge und die Luftmenge
über einen weiteren Bereich als dem zentralen Bereich des
Sprühmusters gleichförmig. Auch wenn der ausgeschnittene
spitze Endbereich 42c der Auslaßöffnung 42 in einer V-Form,
wie in Fig. 5B dargestellt, ausgeschnitten war, war die
Verteilung über den gesamten Bereich des Sprühmusters etwa
wie in Fig. 6A dargestellt, gleichförmig.
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In der Düse, in der der ausgeschnittene spitze Endbereich
12b der Auslaßöffnung 12 in der in Fig. 5C gezeigten
herkömmlichen Ausführungsform in einem rechten Winkel mit
Bezug zu dem Seitenflächenabschnitt gebogen war und in
flacher Gestalt ausgeführt war, und auch das Wasser in den
mittleren Bereich der Düse geleitet wurde, wobei die Luft
in den äußeren Umfangsbereich derselben geleitet wurde,
hatte der zentrale Bereich des Sprühmusters einen größeren
Tropfendurchmesser, der äußere Umfangsbereich wurde
kleiner, was zu einer ungleichen Verteilung führte. Die
Flüssigkeitsmenge lag mehr im mittleren Bereich und weniger im
äußeren Umgebungsbereich. Die Luftmenge lag umgekehrt
weniger im mittleren Bereich und mehr im äußeren
Umgebungsbereich, was zu einem ungleichen Verteilungszustand führte.
(Experimentelle Ausführungsform 2)
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Gemäß der Messung der Düse in Übereinstimmung mit der in
Fig. 5A, B gezeigten vorliegenden Erfindung und gemäß dem
maximalen Tropfendurchmesser der Düse in der in Fig. 5C
gezeigten herkömmlichen Ausführungsform, werden die
Ergebnisse in Fig. 7 dargestellt. Insbesondere war der
Tropfendurchmesser über den gesamten Bereich des Sprühmuster in A,
B der vorliegenden Erfindung etwa gleichförmig. In der
herkömmlichen Ausführungsform C war der Tropfendurchmesser im
mittleren Bereich größer, war der Tropfendurchmesser im
Umgebungsbereich kleiner, was zu einem ungleichen
Tropfendurchmesser führte.
(Experimentelle Ausführungsform 3)
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Die vergleichenden Experimente wurden durch die Gestalt des
Schlitzspalts der Düsenauslaßöffnung und im Ausmaß der
Zerstäubung bewirkt. Insbesondere in dem in Fig. 8A gezeigten
Fall der Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, in der ein
Schlitzspalt einer vorgegebenen Breite von dem
kreisbogenförmigen (im Schnitt) Kopfflächenwandbereich zum
Seitenflächenwandbereich hin ausgebildet war und zudem nur der
ausgeschnittene spitze Endbereich in V-Form ausgebildet war,
war der für eine gleichförmige Verteilung geeignete
Zerstäubungsbereich breiter (240 mm), wie in Fig. 9A
dargestellt. Andererseits, wie in Fig. 8B dargestellt, war, in
der Düse, die mit einer Auslaßöffnung 12', die im ganzen
mit einem V-förmigen Schlitzspalt über der Seitenfläche von
dem Scheitelpunkt aus versehen war, der für eine
gleichförmige Verteilung geeignete Zerstäubungsbereich schmaler (150
mm), wie in 9B dargestellt wird.
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In der vorliegenden Ausführungsform war nur die Form des
Schlitzspalts unterschiedlich, die anderen Bedingungen
waren die gleichen. Eine Spitze, die in der Gestalt des
Schlitzspalts unterschiedlich war, wurde auf der Düse der
oben beschriebenen Ausführungsform gemäß der vorliegenden
Erfindung angebracht.
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Wie in Fig. 8B dargestellt, war, wenn der V-förmige
Schlitzspalt in seiner Gesamtheit vorgesehen war, die
gleichförmige Verteilung nicht erhältlich, falls der
tiefere Schnitt vorgesehen war. Wenn versucht wurde, die
gleichförmige Verteilung zu erhalten, wurde der
Zerstäubungsbereich schmaler, wie vorstehend beschrieben.
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Wie aus der vorstehenden Beschreibung deutlich wird, hat
die Düse für zwei Fluide gemäß der vorliegenden Erfindung
die folgenden Effekte.
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1. Da die Gestalt der durch den Schlitzspalt auszubildenden
Auslaßöffnung mit einer konstanten Breite über den
Seitenflächenbereich des Kopfflächenabschnitts versehen ist und
auch der ausgeschnittene spitze Endbereich kreis- oder V-
förmig ausgeführt ist, kann das Sprühmuster mit
gleichförmiger Verteilung über die Breite vorgesehen werden.
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2. In der ersten Mischkammer wird das Gas/Flüssigkeit-
Mischfluid über die lange Rektifikationskammer in die
zweite Mischkammer mit großem Durchmesser gesprüht, wobei
das Fluid in die äußere Umgebung des in den mittleren
Bereich zu leitenden Gases geleitet und gemischt wird. In der
zweiten Mischkammer kann der äußere Umgebungsbereich des
Gas/Flüssigkeit-Mischfluids mit den Wandflächen auf der
spitzen Endseite kollidieren. Somit werden die
Wassertropfen mit großem Durchmesser im äußeren Umgebungsbereich in
kleinere Durchmesser zersetzt. So kann der
Tropfendurchmesser über den gesamten Bereich des Sprühmusters gleichförmig
gemacht werden.
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3. Da in der ersten Mischkammer, angrenzend an den
Gaseinlaß und den Flüssigkeitseinlaß, das Gas und die Flüssigkeit
gemischt werden, kann das gemischte Fluid bis zur
Auslaßöffnung gerade entlang der axialen Mittellinie der Düse
zirkuliert werden, wobei sowohl das Fluid als auch das Gas
sich einfach im Strömungsweg befinden, so daß keine
Positionen vorgesehen sind, die Verstopfungen und
Verwirbelungen bewirken, und es wird auch kein Druckverlust bewirkt.
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4. Die Düse der vorliegenden Erfindung wird aus vier Teilen
zusammengesetzt. Da die Anzahl der Teile im Vergleich zu
der herkömmlichen Düse reduziert ist, kann eine
Kostenreduzierung bewirkt werden.
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5. Da kein O-Ring aus Gummi, wie in der herkömmlichen Düse
verwendet wird, kann die beachtliche Verbesserung in der
Haltbarkeit bewirkt werden.
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Obgleich die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit den
bevorzugten Ausführungsformen mit Bezug zu den beigefügten
Zeichnungen vollständig beschrieben worden ist, sei
angemerkt, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen für
den Fachmann offensichtlich sind. Solche Änderungen und
Modifikationen werden als in den Schutzbereich der
vorliegenden Erfindung, wie er durch die abhängigen Ansprüche
definiert ist, eingeschlossen verstanden.