DE69516262T2

DE69516262T2 - Sprühdüse zur vernebelung von wasser

Info

Publication number: DE69516262T2
Application number: DE69516262T
Authority: DE
Inventors: Anders Kjellberg; Kure
Original assignee: ULTRA FOG GOETEBURG GOETEBO AB
Current assignee: ULTRA FOG GOETEBURG GOETEBO AB
Priority date: 1994-01-05
Filing date: 1995-01-05
Publication date: 2001-01-25
Anticipated expiration: 2015-01-06
Also published as: DE69516262D1; NO962814L; JP3542806B2; JPH09507147A; NO306013B1; DK0738174T3; CA2180561C; CN1070716C; CN1138300A; NZ278179A; ES2149964T3; FI962742A0; EP0738174B1; GR3033933T3; FI113946B; FI962742A; WO1995018651A1; AU1429795A; US5769327A; SE9400028D0

Description

GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse zur Erzeugung und Verteilung von Wassernebel durch Auslaßöffnungen, von denen wenigstens zwei konvergieren und an einem Punkt außerhalb der Düse zusammenstoßen, beispielsweise zum Feuerlöschen und umfassend eine Befestigung zum Anschluß an eine Wasserleitung, welche Befestigung mit einer Halterungsfläche für einen Düsenkopf versehen ist.
Sprinkler ist eine Sammelbezeichnung für Vorrichtungen, die zur Feuerbekämpfung verwendet werden, wenn eine Flüssigkeit automatisch ausströmt, um ein Feuer in einem Raum zu besiegen. Es wird zwischen herkömmlichen Sprinklern und Hochdrucksprinklern unterschieden. Vorher wurden lediglich herkömmliche Sprinkler verwendet. Diese löschten das Feuer, aber verursachten gleichzeitig ungeheure Wasserschäden aufgrund der großen Wassermenge, die während des Löschens verbraucht wurde. Die Konsequenz war für Behälter sogar noch verhängnisvoller, die aufgrund der verringerten Stabilität umkippten, die von der vergrößerten Wassermenge herrührte. Während eines späteren Zeitraums ging man dazu über, Räume mit nicht entzündbarem Material auszustatten. Diese nicht entzündbaren Materialien begannen nicht zu brennen, sondern erzeugten stattdessen giftiges Gas. In den vergangenen Jahren sind Hochdrucksprinklersysteme entwickelt worden. Diese haben sich bei der Bekämpfung von Feuern in Räumen als wirksam erwiesen, da lediglich eine begrenzte Wassermenge verwendet wird. Es gibt eine Anzahl bekannter Hochdrucksprinklersysteme mit unterschiedlichen Düsenkonstruktionen.
Bei diesen herkömmlichen Düsen gibt es eine Anzahl von Problemen. Eine bekannte Düse besteht aus etwa 22 Konstruktionselementen. Dies führt bei der Herstellung und Montage zu hohen Kosten. Die Auslaßöffnungen in der Düse bestimmen die Tropfengröße der Flüssigkeit und die Strömung. Das Ausbreiten des Nebels hängt von dieser Tropfengröße und dieser Strömung ab. Das Eindringvermögen in das Feuer hängt auch von der Tropfengröße und der Strömung ab.
Mit einer Änderung der Größe der Düsen sind sehr hohe Kosten verbunden. Dies bedeutet, daß die Größe der Düsen selten geändert wird. Gewöhnlich wird eine Anzahl alternativer Düsenabmessungen ins Auge gefaßt. Die Möglichkeit der Beeinflussung von Bedingungen abhängig davon, welchem Feuertyp man begegnen könnte, ist daher für diese herkömmlichen Düsen beschränkt. Der Energieverlust ist aufgrund der Gestalt der Auslaßöffnungen in den Düsen hoch. Die Austrittsgeschwindigkeit ist lediglich 60 m/s bei 200 bar. Mit anderen Worten, die Konstruktion der Düsen bewirkt Beschränkungen betreffend das Volumen des sich ausbreitenden Nebels, die Fläche, Geschwindigkeit und Genauigkeit. Insoweit gab es zwei Alternativen. Die erste Alternative führt zu einer geringen Ausbreitung der Flüssigkeit, aber mit einer ausgezeichneten Tropfengröße. Die andere Alternative führt zu einer ausgezeichneten Ausbreitung der Flüssigkeit, aber einer geringeren Tropfengröße.
Es ist bekannt, daß, wenn zwei oder mehr Wasserstrahlen mit sehr hoher Geschwindigkeit zum Zusammenstoßen in der Luft gebracht werden, diese Wasserstrahlen sich in einen Nebel auflösen, der sich von der Düse rasch fort bewegen kann. Herkömmliche Hochdruckdüsen sind jedoch vergleichsweise klobig konzipiert und sind aufgrund der hohen Anforderungen an die Präzision bei der Konzeption der Düsenöffnungen sehr teuer herzustellen. Somit sind die Kosten für den Einbau von Hochdrucksprinklersystemen hoch gewesen.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die oben erwähnten Probleme bei herkömmlichen Hochdruckdüsen zu lösen.
Zu diesem Zweck zeichnet sich die Erfindung dadurch aus, daß der Düsenkopf mit wenigstens einer Halterungsfläche versehen ist, die mit der Halterungsfläche der Befestigung zusammenwirkt, und daß sich die Auslaßöffnungen an den Halterungsflächen zwischen dem Kopf und der Befestigung befinden.
Die Hochdruckdüse gemäß der vorliegenden Erfindung ist so konzipiert, daß sich eine kleine Wassermenge, 1-25 l/Minute bei einem hohen Druck von 15-250 bar zu einem Nebel aufgelöst wird. Der Nebel tritt mit einer sehr hohen Geschwindigkeit, 50-200 m/s (200 m/s bei 200 bar) und mit einer großen Aufprallkraft (im Vergleich zu bekannten Düsen 60 m/s bei 200 bar) aus der Düse aus. Die effektive Reichweite der Düse ist daher etwa 10 mal größer als die entsprechende bei herkömmlichen Düsen.
Durch Änderung der Abmessung der nebelerzeugenden Kanäle ist es auf einfache Weise möglich, die Strömung von Wasser durch die Düse zu vergrößern oder zu verringern und dadurch exakt die gewünschte Wirkung zu erzielen, abhängig davon, welcher Feuertyp wahrscheinlich bekämpft werden muß. Durch Vergrößerung oder Verringerung der Schnittwinkel der Öffnungskanäle ist es möglich, das Ausbreiten des Nebels, die Tropfengröße und Austrittsgeschwindigkeit anzupassen und dadurch exakt die gewünschte Wirkung zu erzielen abhängig davon, welcher Feuertyp wahrscheinlich bekämpft werden soll. Beispielsweise sollte für Feuer in Kabinen die Ausbreitung so groß wie möglich sein und die Abmessung der Tropfen so klein wie möglich sein. Für Ölfeuer sollte die Ausbreitung gezielt sein und die Tropfenabmessung sollte mittel sein und eine große Geschwindigkeit haben.
Die Hochdruckdüse gemäß der vorliegenden Erfindung hat lediglich fünf Konstruktionselemente (im Vergleich zu herkömmlichen Düsen, die etwa 22 Konstruktionselemente aufweisen). Die Herstellungskosten sind daher beträchtlich niedriger und die Installationsarbeit ist dann vereinfacht.
Es werden nun einige Ausführungsbeispiele der Erfindung untenstehend mit Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen
Fig. 1 eine Hochdruckdüse gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Seitenansicht, teilweise im Schnitt zeigt,
Fig. 2 eine Stirnansicht der Düse gemäß Fig. 1 ist,
Fig. 3 eine Seitenansicht eines Düsenkopfes zeigt, der in der Düse gemäß Fig. 1 und 2 enthalten ist,
Fig. 4 eine Stirnansicht des Kopfes ist und
Fig. 5 auf entsprechende Weise wie Fig. 1 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung zeigt.

BESCHREIBUNG EINES BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELS

Die Hochdruckdüse gemäß Fig. 1-4 besteht aus einer Befestigung 10, einem Filter 11, einem Düsenkopf 12, einem Bolzen 13 und einer O-Ringdichtung 14.
Die Befestigung 10 ist mit einem Innenschraubenkopf bei IS versehen, der den Einbau der Hochdruckdüse bei einer nicht gezeigten Verbindung mit einer Druckwasserhauptleitung für die Zufuhr von Wasser mit einem Druck von beispielsweise 200 bar ermöglicht. Die Befestigung ist so konzipiert, daß Wasser in den Filterraum zugeführt wird. Sie ist auch mit einer konisch sich erweiternden, kreisförmigen Halterungsfläche 16 für den Düsenkopf 12 versehen. Die Halterungsfläche 16 ist mit einer Rille versehen, die um den radial äußeren Rand für den O-Ring 14 verläuft.
Der Düsenkopf 12 hat bei diesem Ausführungsbeispiel die Gestalt eines Doppelkonus, der gefüllt ist und dessen beide En den abgeschnitten sind. Eine der beiden Mantelflächen 17 des Konus bildet im montierten Zustand eine Halterungsfläche gegen die Halterungsfläche 16 der Befestigung. Eine dieser beiden Flächen ist gemäß der Erfindung mit engen Fräsnuten oder -kanälen 18 versehen, die sich bei den beiden veranschaulichten Beispielen in der Halterungsfläche 17 des Kopfes befinden. Alternativ können sich die Kanäle 18 in der Halterungsfläche 16 der Befestigung befinden. In diesem Fall wird der O-Ring 14 in einen Schlitz um die Halterungsfläche 17 des Kopfes angeordnet.
Somit sind die Kanäle 18 bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1-4 in die Halterungsfläche 17 gefräst. Diese Kanäle führen paarweise Wasserstrahlen, so daß jedes Flüssigkeitsstrahlpaar an einer Stelle unmittelbar außerhalb des Nebelgenerators zum Zusammenprallen gebracht wird. Auf diese Weise wird ein Unterdruck erzeugt, der Luft zwischen den Wasserstrahlen ansaugt. Die Luft wird am Zusammenprallpunkt komprimiert, wo sich die beiden Wasserstrahlen treffen. Da die Kollisionsgeschwindigkeit groß ist und die angesaugte Luft komprimiert wird, wird der Wasserstrahl in einen feinen Nebel mit sehr großer Austrittsgeschwindigkeit (großer Aufprall) aufgelöst. Der Kollisionspunkt ist mit exakter Genauigkeit durch den wechselseitigen Winkel der Kanäle bestimmt.
Die Kanäle 18 sind vorzugsweise gerade und haben einen rechteckförmigen Querschnitt. Die Abmessung der Kanäle und die Anzahl beeinflußt die Wasserströmung durch die Düse. Der Spitzenwinkel zwischen zusammenwirkenden Kanälen hat eine große Bedeutung für die Nebelerzeugung. Die Ausbreitung des Nebels, Tropfengröße und Austrittsgeschwindigkeit (Aufprall) können durch Vergrößerung oder Verringerung des Spitzenwinkels genau angepaßt werden.
Der O-Ring 14 soll eine Abdichtung zwischen den Halterungs- und Kontaktflächen 16, 17 bilden und liefert auch eine Turbulenz im Wasser kurz vor den Auslaßöffnungen der Kanäle. Die turbulente Bewegung bewirkt eine raschere Ausbreitung des Nebels in den radialen Richtungen.
Fig. 5 zeigt eine Variante der Hochdruckdüse gemäß der Erfindung. Diese Variante kann beispielsweise als handbetätigte Düse zum Löschen von Feuern verwendet werden. Die Befestigung 10 ist mit einer flachen, kreisförmigen Halterungsfläche 19 mit einer O-Ringdichtung 20 für einen Zwischenteil 21 versehen, der mit radial gerichteten, paarweise konvergierenden Kanälen 18 auf entsprechende Weise wie bei dem vorhergehenden Ausführungsbeispiel in der Kontaktfläche zur Halterungsfläche 19 versehen ist.
Der Zwischenteil 21 wiederum ist mit einer koaxialen Halterungsfläche 22 mit einer O-Ringdichtung 23 für einen zylindrisch gebildeten Innendüsenkopf 24 versehen, der mit axial gerichteten, paarweise konvergierenden Kanälen 18 auf entsprechende Weise wie beim vorhergehenden Ausführungsbeispiel in der Kontaktfläche zu der Halterungsfläche 22 versehen ist.
Somit kann die Düse gemäß diesem Ausführungsbeispiel einen Nebelstrahl abgeben, der axial für eine maximale kinetische Energie in der axialen Richtung gerichtet ist, und auch eine Nebelabschirmung, die sich in der radialen Richtung ausbreitet, welcher Schutzschild die Bedienungsperson der Düse gegen Wärmestrahlung schützt.
Die Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern es sind verschiedene Änderungen im Umfang der begleitenden Ansprüche möglich. Beispielsweise kann die Düse gemäß der Erfindung für andere Zwecke als zum Löschen von Feuern verwendet werden. Die Kanäle 18 können in Flächen mit beliebigem Winkel im Verhältnis zur Längsachse der Düse angeordnet werden. Die Kanäle müssen nicht in einem Körper angeordnet sein, der rotationssymmetrisch ist, sondern dieser Körper kann oval oder winkelig sein. Der Querschnitt der Kanäle 18 kann rund oder winkelig sein.

Claims

1. Düse zur Erzeugung und Verteilung von Wassernebel durch Auslaßöffnungen (18), von denen wenigstens zwei konvergieren und an einem Punkt außerhalb der Düse zusammenstoßen, beispielsweise zum Feuerlöschen und umfassend eine Befestigung (10) zum Anschluß an eine Wasserleitung, welche Befestigung mit einer Halterungsfläche (16; 19) für einen Düsenkopf (12; 21, 24) versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (12; 21, 24) mit wenigstens einer Halterungsfläche (17; 22) versehen ist, die mit der Halterungsfläche (16; 19) der Befestigung zusammenwirkt, und daß sich die Auslaßöffnungen (18) an den Halterungsflächen (16, 17, 19, 22) zwischen dem Kopf (12; 21, 24) und der Befestigung (10) befinden.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Öffnungen (18) in der Halterungsfläche (17) des Düsenkopfes (12) befinden.

3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Schlitz mit einem O-Ring (14) in der Halterungsfläche (16, 17) befindet, die den Öffnungen (18) gegenüberliegt, welcher Schlitz eine eine Turbulenz erzeugende Erweiterung der Öffnungen (18) bildet.

4. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenkopf (12) einen Zwischenteil (21) mit Halterungsflächen (22) für einen inneren Düsenkopf (24) umfaßt.

5. Düse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigung (10) mit einer zylindrischen Hal terungsfläche (19) für den Zwischenteil (21) versehen ist.

6. Düse nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungsflächen (22) des Zwischenteils (21) für den inneren Düsenkopf (24) koaxial mit der Längsachse der Düse sind und daß der Kopf mit axial konvergierenden Öffnungen (18) versehen ist.