WO2011095463A2

WO2011095463A2 - Sprühdüseneinheit

Info

Publication number: WO2011095463A2
Application number: PCT/EP2011/051343
Authority: WO
Inventors: Edgar Roberto Solis Perez
Original assignee: Edgar Roberto Solis Perez
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2011-02-01
Publication date: 2011-08-11
Also published as: US20130112438A1; AU2011212541A1; WO2011095463A3; EP2531696B1; EP2531696A2; DE202010001744U1; CA2788428A1

Abstract

Um eine Sprühdüseneinheit (100), insbesondere zur Bedüsung von explosionsgefährdeten Bereichen im untertätigen Bergbau und zum Einsatz in ultra high speed fire supression Systems bei Ansprechzeiten unter 50 Milisekungen, mit einem Düsenkörper (10), der eine Düsenöffnung (11) zum Ausdüsen von Sprühflüssigkeit aufweist, zu schaffen, die einen niedrigen Wasserverbrauch ermöglicht, die robust ausgeführt ist und einen druckluftfreien Betrieb ermöglicht, wird vorgeschlagen, dass im Düsenkörper (10) ein Verschlussmittel (12) angeordnet ist, durch das im drucklosen Zustand der Sprühdüseneinheit ein Verschließen der Düsenöffnung (11) erfolgt.

Description

Sprühdüseneinheit

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung schlägt eine Sprühdüseneinheit vor, zur Be- düsung von Bereichen die mit Staub stark belastet sind sowie explosionsgefährdeten Bereichen im untertägigen Bergbau, mit einem Düsenkörper, der eine Düsenöffnung zum Ausdüsen von Sprühflüssigkeit aufweist.

STAND DER TECHNIK

Zur Feinbedüsung mit Flüssigkeiten bei geringem Wasserverbrauch werden unterschiedliche Verfahren angewendet.

1. Feinsprühdüsen mit sehr kleinen Bohrungsdurchmessern z.B. 1mm, die unter zu Hilfenahme von hohen Drücken zwischen 50 und 200bar betrieben werden.

2. Zweistoffdüsen welche unter zu Hilfenahme von Druckluft die Flüssigkeiten fein zerstäuben.

Die Nachteile sind zum einen eine mögliche Verstopfung der Düsen und zum anderen die Notwendigkeit von Druckluft, die insbesondere im untertägigen Bergbau erhebliche Nachteile nach sich ziehen.

Aus der DE 198 51 620 AI ist eine gattungsbildende Sprühdüseneinheit bekannt. Sprühdüseneinheiten dienen insbesondere zur Bedüsung von explosionsgefährdeten Bereichen im untertägigen Bergbau, und es kann eine Vielzahl von Sprühdüseneinheiten auf einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage aufgenommen sein, um beispielsweise den Schneidbereich einer Teilschnittmaschine im Streckenvortrieb untertage mit Wasser zu bedüsen. Um den Schneid- bereich möglichst umfassend zu bedüsen, kann vorgesehen sein, dem zugeführten Wasser ferner Druckluft mit hohen Drücken zuzusetzen, um eine gute Ver- nebelung des Wassers zu erzielen, wobei zugleich der notwendige Wasserbedarf reduziert wird. Nachteilhaft ist jedoch bei der Verwendung von Nebeldüsen, dass Druckluft mit hohen Druckwerten bereitgestellt werden muss, um eine Vernebelung des zugesetzten Wassers zu erzielen.

Sprühdüseneinheiten, die ohne Druckluft auskommen und mit hohen Wasserdrücken betrieben werden, führen hingegen zu einem großen Wasserverbrauch. Wird zur Verringerung des Wasserverbrauchs der Durchmesser der Düsenöffnung verringert, ist ein hoher Wasserdruck notwendig, der aufwendig bereitgestellt werden muss.

Aufgrund der rauen Einsatzbedingungen derartiger Sprühdüseneinheiten untertage, insbesondere in unnnittelbarer Nähe des Schneidbereiches einer Teilschnittmaschine, muss die Sprühdüseneinheit entsprechend robust ausgelegt werden. Verunreinigungen, die in die Düsenöffnung eintreten können, können zu einer Verstopfung der Sprühdüseneinheit führen, so dass eine zuverlässige Bedüsung des Schneidbereiches einer Teilschnittmaschine nicht mehr gewährleistet ist. Der Bereich, in dem die Sprühdüseneinheiten in einer Düsenauf- nähme einer Bedüsungsanlage angeordnet sind, kann vom Maschinenführer nicht grundsätzlich eingesehen werden. Folglich ist eine Kontrolle eines störungsfreien Betriebes einer Bedüsungsanlage nur schwer überwachbar. Daher ist eine Sprühdüseneinheit wünschenswert, die besonders robust ausgeführt ist.

AUFGABE DER ERFINDUNG

Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühdüseneinheit zu schaffen, die die Nachteile des vorstehend bezeichneten Standes der Technik überwindet und einen niedrigen Wasserverbrauch ermöglicht. Ferner ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühdüseneinheit zu schaffen, die robust ausgeführt ist. Schließlich ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sprühdüseneinheit mit einem geringen Wasserverbrauch bereitzustellen, die einen druckluftfreien Betrieb ermöglicht und die zum Einsatz in ultra high speed fire supression Systems bei Ansprechzeiten unter 50 Milisekun- den geeignet ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Sprühdüseneinheit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 in Verbindung mit dessen kennzeichnenden Merkmalen gelöst. Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.

OFFENBARUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung schließt die technische Lehre ein, dass im Düsenkörper ein Verschlussmittel angeordnet ist, durch das im drucklosen Zustand der Sprühdüseneinheit ein Verschließen der Düsenöffnung erfolgt.

Durch die Anordnung eines Verschlussmittels im Düsenkörper wird der Vorteil erreicht, dass die Düsenöffnung dann durch das Verschlussmittel ver- schlössen werden kann, wenn die Sprühdüseneinheit nicht in Betrieb ist, d.h. die Sprühdüseneinheit ist nicht druckbeaufschlagt und damit drucklos. Im Betrieb der Sprühdüseneinheit können keine Verunreinigungen in die Düsenöffnung gelangen, da der Austritt der Sprühflüssigkeit, die insbesondere Wasser betrifft, das Eindringen von Verunreinigungen in die Düsenöffnung verhindert. Ist die Sprühdüseneinheit nicht in Betrieb, verhindert das erfindungsgemäße Verschlussmittel das Eintreten von Verunreinigungen in die Düsenöffnung. Im Ergebnis wird erreicht, dass unabhängig vom Betriebszustand der Sprühdüseneinheit das Eindringen von Verunreinigungen in die Düsenöffnung verhindert ist. Durch die Anordnung des Verschlussmittels im Düsenkörper selbst ist das Verschlussmittel vor mechanischen Einflüssen geschützt, und die äußere Gestalt des Düsenkörpers der Sprühdüseneinheit kann auf konventionelle Weise vorgenommen werden.

Mit besonderem Vorteil kann das Verschlussmittel als Schließkolben ausgeführt sein, der vorzugsweise entlang einer Mittelachse des Düsenkörpers hubbeweglich im Düsenkörper aufgenommen ist. Der Düsenkörper kann im Wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet sein, so dass dieser eine etwa zylinderförmige Grundform aufweist. Die Rotationsachse des zylinderförmigen Düsenkörpers bildet die Mittelachse, wobei der Schließkolben ebenfalls rotati- onssymmetrisch ausgebildet ist. Damit kann der Schließkolben zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition entlang der Mittelachse hubbeweglich geführt werden, wobei der Schließkolben in der Schließposition die Düsenöffnung des Düsenkörpers verschließt und in der Öffnungsposition freigibt.

Mit besonderem Vorteil ist das Verschlussmittel durch Druckbeauf- schlagung der Sprühdüseneinheit mit Sprühflüssigkeit zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition entlang der Mittelachse hubbewegbar. Die Druckbeaufschlagung durch die Sprühflüssigkeit erfolgt derart, dass das Verschlussmittel von der Schließposition in die Öffnungsposition überführt werden kann. Wird die Druckbeaufschlagung beendet, so bewegt sich das Verschluss- mittel wieder von der Öffnungsposition zurück in die Schließposition. Folglich ist weder eine manuelle Betätigung des Verschlussmittels noch ein Aktuator erforderlich, da das Verschlussmittel derart vorteilhaft im Düsenkörper angeordnet ist, dass die Hubbewegung allein durch die Druckbeaufschlagung durch die Sprühflüssigkeit erfolgt.

Vorteilhafterweise weist das Verschlussmittel einen Schließdorn zum wenigstens teilweisen Eintauchen in die Düsenöffnung in seiner Schließposition auf. Der Schließdorn kann bevorzugt einen Außendurchmesser aufweisen, der etwa dem Innendurchmesser der Düsenöffnung entspricht. Damit bildet der Schließdorn einen Fortsatz am Verschlussmittel und ist ebenfalls rotationssymmetrisch um die Mittelachse des Düsenkörpers angeordnet. Wird das Verschlussmittel in Richtung zur Schließposition bewegt, so taucht der Schließdorn in die Düsenöffnung ein, wobei die Eintauchtiefe vorzugsweise wenigstens der Länge der Düsenöffnung in Richtung zur Mittelachse entspricht. Damit ist sicher verhindert, dass Verunreinigung, beispielsweise Staub, Bruchmaterial und dergleichen in die Düsenöffnung gelangen kann. Der Schließdorn weist vorzugsweise eine Länge auf, mit der sich der Schließdorn in der Schließposition vollständig durch die Düsenöffnung hindurch erstreckt und insbesondere außenseitig mit dem Düsenkörper abschließt.

Mit weiterem Vorteil ist im Düsenkörper eine Druckkammer ausgebildet, die durch das Verschlussmittel beweglich begrenzt ist. Die Druckkammer ist mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagbar, wobei die Druckkammer vorzugswei- se derart angeordnet ist, dass das Verschlussmittel durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer von der Schließposition in die Öffnungsposition überführbar ist. Durch die bewegliche Begrenzung der Druckkammer durch einen Teilbereich des Verschlussmittels wird das Verschlussmittel derart im Düsenkörper bewegt, dass das Volumen der Druckkammer zunimmt. Folglich kann das Verschlussmit- tel von der Schließposition in die Öffnungsposition gelangen. Mit weiterem Vorteil kann das als Schließkolben ausgeführte Verschlussmittel wenigstens ein Dichtelement aufweisen, um die Druckkammer druckdicht auszuführen. Das Dichtelement dichtet insbesondere den Schließkolben dynamisch gegen die Innenwand des Düsenkörpers ab.

Mit weiterem Vorteil kann ein Federelement vorgesehen sein, das das

Verschlussmittel in die Schließposition federvorspannt. Wird die Sprühdüseneinheit nicht mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagt, so muss sichergestellt sein, dass das Verschlussmittel in der Schließposition verbleibt. Nur dann erstreckt sich der Schließdorn durch die Düsenöffnung, und das Eindringen von Verunreinigungen in die Düsenöffnung ist wirksam verhindert. Das Federelement ist vorzugsweise als Schraubendruckfeder ausgeführt und befindet sich auf einer Seite des Verschlussmittels, die der Anordnung der Druckkammer angrenzend an das Verschlussmittel gegenüberliegt.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprühdüseneinheit weist das Verschlussmittel einen Zufuhrkanal auf, durch den die Druckkammer mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagbar ist. Der Zufuhrkanal erstreckt sich von einer Aufnahmeseite des Düsenkörpers bis in die Druckkammer. Die Aufnahmeseite des Düsenkörpers bildet zugleich die Versorgungsseite der Sprühdüseneinheit mit Sprühflüssigkeit, insbesondere mit Wasser. Alternativ kann sich der Zufuhrkanal auch durch den Düsenkörper hindurch erstrecken, um die Druckkammer mit Sprühflüssigkeit zu beaufschlagen.

Vorteilhafterweise ist die Druckkammer mit der Düsenöffnung flui- disch verbunden, insbesondere wenn sich das Verschlussmittel aus der Schließposition löst. Die über den Zufuhrkanal bereitgestellte Sprühflüssigkeit durchflutet zunächst die Druckkammer, bevor die Sprühflüssigkeit von der Druckkammer in die Düsenöffnung gelangt, um über die Sprühseite des Düsenkörpers wieder aus der Sprühdüseneinheit zu gelangen. Die Sprühflüssigkeit wird folg- lieh zunächst dazu genutzt, das Verschlussmittel in die Öffnungsposition zu überführen bzw. das Verschlussmittel in der Öffnungsposition zu halten, um anschließend über die Düsenöffnung zur Verdüsung die Sprühdüseneinheit zu verlassen. Befindet sich das Verschlussmittel noch in der Schließposition, so weist die Druckkammer bereits ein Startvolumen auf. Wird die Druckkammer im geschlossenen Zustand des Verschlussmittels unter Druck gesetzt, wirkt der Druck auf die die Druckkammer begrenzende Wandung des Verschlussmittels, so dass das Verschlussmittel sich von der Schließposition in die Öffnungsposition bewegt. Während des Betriebs der Sprühdüseneinheit herrscht in der Druckkammer ein Druck der Sprühflüssigkeit vor, der hinreichend groß ist, das Ver- Schlussmittel in der Öffnungsposition zu halten.

Grundsätzlich besteht die Möglichkeit, die Versorgung der Druckkammer lediglich über einen Bypass vorzusehen, so dass ein Teil, insbesondere ein Hauptteil der Sprühflüssigkeit durch einen Hauptkanal durch das Verschlussmit- tel hindurch in die Düsenöffnung gelangt. Der über einen Bypass in die Druckkammer gelangende Teil der Sprühflüssigkeit kann derart bemessen sein, dass ein Halten des Verschlussmittels in der Öffnungsposition ebenfalls ermöglicht ist.

Weiterhin kann im Düsenkörper eine Niederdruckkammer ausgebildet sein, die durch das Verschlussmittel auf einer der Druckkammer gegenüberliegenden Seite beweglich begrenzt ist. Im Düsenkörper ist vorzugsweise eine Ausgleichsbohrung angeordnet, die die Niederdruckkammer mit der Außenseite des Düsenkörpers verbindet. Durch die Ausgleichsbohrung ist eine Atmung der Nie- derdruckkammer ermöglicht, und wenn sich das Verschlussmittel von der Schließposition in die Öffnungsposition bewegt, kann Luft aus der Niederdruckkammer durch die Ausgleichsbohrung ins Freie gelangen. Bewegt sich das Verschlussmittel zurück in die Schließposition, strömt Luft durch die Ausgleichsbohrung wieder zurück in die Niederdruckkammer. Insbesondere kann das Feder- element in der Niederdruckkammer angeordnet sein, um das Verschlussmittel in Richtung zur Schließposition vorzuspannen.

Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Sprühdüseneinheit mündet die Druckkammer in der Öffnungsposition des Verschlussmittels trichterförmig in die Düsenöffnung, wobei die die Druck- kammer begrenzenden Oberflächen wenigstens teilweise eine Drallstruktur aufweisen, die einen Austritt der Sprühflüssigkeit aus der Düsenöffnung unter einem Drall ermöglicht. Die Oberflächen mit einer Drallstruktur betreffen insbesondere die an die Düsenöffnung angrenzenden Oberflächen, beispielsweise innenseitig im Düsenkörper und/oder vorderseitig am Verschlussmittel. Damit wird eine Drallbewegung der Sprühflüssigkeit um die Mittelachse herum erzeugt, wodurch die Sprühflüssigkeit die Düsenöffnung unter einem Drall verlassen kann. Dadurch kann ein besonders großer Sprühwinkel erreicht werden, unter dem die Sprühflüssigkeit die Düsenöffnung verlässt. Mit weiterem Vorteil kann der Zufuhrkanal derart in die Druckkammer münden, dass bereits eine Ro- tation der Sprühflüssigkeit um die Mittelachse erzeugt wird. Die Druckkammer erstreckt sich ebenfalls rotationssymmetrisch um die Mittelachse herum, und durch die trichterförmige Verjüngung des Strömungsquerschnittes in Richtung zur Düsenöffnung erzeugt eine Verstärkung der Drallwirkung. Im Ergebnis kann mit einem vergleichsweise großen Durchmesser der Düsenöffnung eine feine Zerstäubung der Sprühflüssigkeit, insbesondere in kleine Wassertröpfchen, erzeugt werden. Der Fluiddruck der Sprühflüssigkeit kann 4 bar bis 8 bar, bevorzugt 5 bar bis 7 bar und besonders bevorzugt 6 bar betragen. Ein Wassersystem mit 6 bar ist im untertägigen Bergbau regelmäßig vorhanden, so dass keine peripheren Mittel vorgesehen sein müssen, um eine Bedüsungsanlage mit höheren Drücken zu betreiben.

Mit besonderem Vorteil kann die Düsenöffnung einen Durchmesser von 1 mm bis 6 mm, bevorzugt einen Durchmesser von 2 mm bis 4 mm, und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 3 mm aufweisen. Insbesondere kann der Schließdorn in der Öffnungsposition angrenzend an die Düsenöffnung angeordnet sein. Damit kann sich der Schließdorn auch in der Öffnungsposition des Verschlussmittels zumindest teilweise in die Düsenöffnung hinein erstrecken. So kann ein Ringquerschnitt gebildet werden, welcher es ermöglicht, das Austreten der Sprühflüssigkeit als Vollstrahl oder sogar als Hohlstrahl (die Erzeugung eines Vollstrahls ist hier als Innovation anzusehen) bereitzustellen. Entsteht durch einen mittig vorhandenen Schließdorn in der Düsenöffnung ein Ringquerschnitt, so kann ein Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit erzeugt werden. Zum Schließen der Düsenöffnung kann der Schließdorn so weit in die Düsenöff- nung eingefahren werden, dass dieser die Düsenöffnung vollständig durchläuft. Insbesondere kann der Schließdorn mit Durchmesserstufen ausgebildet sein, um sowohl ein Verschließen der Düsenöffnung zu sichern, um das Eindringen von Verunreinigungen zu verhindern, andererseits kann in der Öffnungsposition des Verschlussmittels ein Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit bereitgestellt werden, wenn sich eine kleinere Durchmesserstufe auch noch in die Düsenöffnung hinein erstreckt.

Mit weiterem Vorteil kann das Verschlussmittel einen Kopfabschnitt aufweisen, der zur Ausbildung eines Vollsprühstrahles oder eines Hohlsprühstrahles ausgebildet und insbesondere austauschbar am Verschlussmittel ange- ordnet ist. Alternativ kann das gesamte Verschlussmittel austauschbar im Düsenkörper aufgenommen sein. Der Schließdorn ist am Kopfabschnitt angeordnet, so dass ein Austausch des Kopfabschnittes zugleich einen Austausch des Schließdorns am Verschlussmittel ermöglicht. Damit kann in Abhängigkeit der Einsatzbedingungen die Sprühdüseneinheit mit einer Düsenöffnungs- Schließdorn-Anordnung ausgebildet werden, so dass wechselweise ein Vollstrahl oder eine Hohlstrahl der Sprühflüssigkeit bereitgestellt wird. Dies erfolgt vorzugsweise bei kleinen k-Werten der Düse, beispielsweise von ca. 1,2 (Durchmesser der Düsenöffnung: 3 mm). Damit wird bei einem vergleichsweise großen Durchmesser der Düsenöffnung ein geringer Wasserverbrauch sichergestellt.

Mit weiterem Vorteil kann der Düsenkörper zur Anordnung in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage ausgebildet sein, die insbesondere zur Bedüsung eines Schneidkopfes einer Teilschnittmaschine im untertägigen Bergbau dient. Zur Anordnung des Düsenkörpers in einer Düsenaufnahme kann dieser einen Gewindeabschnitt aufweisen, mit der der Düsenkörper in einer Düsenaufnahme einschraubbar ist. Zum Einschrauben kann der Düsenkörper ferner eine Schlüsselgeometrie besitzen, um den Düsenkörper über den Gewinde- abschnitt mit einem Werkzeug in die Düsenaufnahme einzuschrauben.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung an bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen in rein schemati- scher Darstellung:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer Sprühdüseneinheit mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in einer Öffnungsposition,

Fig. 2 das Ausführungsbeispiel der Sprühdüseneinheit mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in einer Schließposition,

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Sprühdoseneinheit mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in einer Schließposition,

Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Sprühdoseneinheit mit einem erfindungsgemäßen Verschlussmittel in einer Öffnungsposition, und

Fig. 5 das weitere Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 und Fig. 4 in einer Explosionsdarstellung.

Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Sprühdüseneinheit 100, wie diese Verwendung finden kann zur Bedüsung von explosionsgefährdeten Berei- chen im untertägigen Bergbau. Die Sprühdüseneinheit 100 kann in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage eingesetzt werden, die insbesondere zur Be- düsung eines Schneidkopfes einer Teilschnittmaschine im untertägigen Bergbau dient.

Die Sprühdüseneinheit 100 weist einen Düsenkörper 10 auf, der sich rotationssymmetrisch um eine Mittelachse 13 herum erstreckt. Zum Einschrauben des Düsenkörpers 10, beispielsweise in eine Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage, ist auf dem Düsenkörper 10 ein Gewindeabschnitt 19 aufgebracht. Um den Düsenkörper 10 mit einem Werkzeug in der Düsenaufnahme zu ver- schrauben, weist der Düsenkörper 10 außenseitig eine Schlüsselgeometrie 20 auf, um den Düsenkörper 10 beispielsweise mit einem Maulschlüssel, einem Ringschlüssel, einem Hakenschlüssel oder dergleichen einzuschrauben. Der Düsenkörper besitzt eine etwa zylinderförmige Form und erstreckt sich längs der Mittelachse 13 beginnend von einer Aufnahmeseite 10a hin zu einer Sprühseite 10b. Ist der Düsenkörper 10 in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage eingesetzt, so herrscht auf der Aufnahmeseite 10a ein Wasserdruck vor, und das auf der Aufnahmeseite 10a vorhandene Wasser kann durch den Düsenkörper 10 hindurch gelangen und auf der Sprühseite 10b versprüht werden. Hierzu weist der Düsenkörper 10 auf der Sprühseite 10b eine Düsenöffnung 11 auf, durch die das Wasser in Richtung zum zu besprühenden Bereich austritt.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist im Düsenkörper 10 ein Verschlussmittel 12 angeordnet. Das Verschlussmittel 12 ist als Schließkolben 12 ausgebildet und entlang der Mittelachse 13 zwischen einer Schließposition und der gezeigten Öffnungsposition hubbeweglich aufgenommen. Der Schließkolben 12 ist im Düsenkörper 10 längsbeweglich geführt und gegen die Innenwandung des Düsenkörpers 10 mit einem Dichtelement 22 abgedichtet. Auf der Aufnahmeseite 10a weist der Düsenkörper 10 ein Einsatzelement 21 auf, in dem der Schließkolben 12 ebenfalls entlang der Mittelachse 13 geführt und mit einem weiteren Dichtelement 23 abgedichtet ist.

Durch den Schließkolben 12 erstreckt sich ein Zufuhrkanal 16 hindurch, der einen ersten Zufuhrkanalabschnitt 16a und wenigstens zwei zweite Zufuhrkanalabschnitte 16b aufweist. Durch den Zufuhrkanal 16a wird aus Richtung der Aufnahmeseite 10a unter Druck stehendes Wasser in die Zufuhrboh- rung 16 geleitet. Die Wasserzufuhr ist mit einem Pfeil 24 angedeutet. Das Wasser durchtritt einen Filter 25, der beispielhaft rückseitig am Einsatzelement 21 des Düsenkörpers 10 angeordnet ist.

Das Wasser gelangt durch den ersten Zufuhrkanalabschnitt 16a und die zweiten Zufuhrkanalabschnitte 16b in eine Druckkammer 14 innerhalb des Düsenkörpers 10. Die Druckkammer 14 ist durch den Schließkolben 12 beweglich begrenzt. Durch den Wasserdruck, der in der Druckkammer 14 vorliegt, beispielsweise mit 4 bar oder bevorzugt mit 6 bar, wird der Schließkolben 12 in die gezeigte Öffnungsposition überführt. Gleichzeitig gibt ein vorderseitig am Schließkolben 12 vorhandener Schließdorn 12a die Düsenöffnung 11 frei.

Die Bewegung des Schließkolbens 12 in Richtung zur gezeigten Öffnungsposition erfolgt gegen die Federvorspannung eines Federelementes 15. Diese befindet sich auf der Seite des Schließkolbens 12, die der Anordnung der Druckkammer 14 gegenüberliegend ist. Damit spannt das Federelement 15 den Schließkolben 12 in Schließrichtung vor, in der sich der Schließdorn 12a durch die Düsenöffnung 11 hindurch erstreckt. Damit wird verhindert, dass im ruhenden Zustand Verunreinigungen in die Düsenöffnung 11 gelangen können. Das Federelement 15 ist beispielhaft als Schraubendruckfeder ausgeführt und ist zwischen dem Einsatzelement 21 und einem Kragen des Schließkolbens 12 ein- gespannt. Solange eine Wasserzufuhr 24 erfolgt, und solange folglich die Druckkammer 14 druckbeaufschlagt ist, verbleibt der Schließkolben 12 in der gezeigten Öffnungsposition, und das Wasser kann gemäß der Darstellung aus der Düsenöffnung 12 austreten.

Die Druckkammer 14 mündet trichterförmig in die Düsenöffnung 11, wenn sich der Schließkolben 12 in der Öffnungsposition befindet, wobei die die Druckkammer 14 begrenzenden Oberflächen eine Drallstruktur aufweisen, die einen Austritt des Wassers aus der Düsenöffnung 11 unter einem Drall hervorruft. Damit wird ein großer Sprühwinkel erreicht, beispielsweise ein Sprühwinkel von 90°. Da sich die Druckkammer 14 rotationssymmetrisch um den Schließkol- ben 12 und den Schließdorn 12a herum erstreckt, wird die Drallwirkung des Wasseraustritts aus der Düsenöffnung 11 weiter verstärkt. Bevorzugt kann der Schließdorn 12a in der gezeigten Position hinter der Düsenöffnung 11 innenseitig im Düsenkörper 10 angeordnet sein, wenn sich der Schließkolben 12 in der Öffnungsposition befindet. Insbesondere ist es möglich, die geometrische Ausbildung des Schließkolbens 12 mit dem Schließdorn 12a und dem Düsenkörper 10 mit der Düsenöffnung 11 derart vorzusehen, dass der Abstand zwischen dem Schließdorn 12a und der Düsenöffnung 11 gering ist, um die Drallwirkung des austretenden Wassers zu erhöhen. Insbesondere kann damit ein Austritt des Wassers aus der Düsenöffnung 11 in einem Hohlstrahl erfolgen, um beispielsweise einen k-Wert der Düseneinheit 100 von beispielsweise 1,2 (Fluiddruck 6 bar, Düsenöffnungsdurchmesser: 3 mm) zu erreichen.

Im Düsenkörper 10 ist auf der der Druckkammer 14 abgewandten Sei- te des Schließkolbens 12 eine Niederdruckkammer 17 ausgebildet. Durch eine Ausgleichsbohrung 18 ist die Niederdruckkammer 17 fluidisch mit der Außenseite des Düsenkörpers 10 verbunden. Bewegt sich der Schließkolben 12 zwischen der Schließposition und der Öffnungsposition, so verändert sich das Volumen der Niederdruckkammer 17, und es ist eine Atmung durch die Ausgleichsboh- rung 18 ermöglicht. Gemäß der Darstellung ist das Federelement 15 innerhalb der Niederdruckkammer 17 angeordnet.

Fig. 2 zeigt eine weitere Darstellung des Ausführungsbeispiels der Sprühdüseneinheit 100 gemäß Fig. 1. Gemäß der Darstellung ist der Schließkolben 12 in der Schließposition angeordnet. In dieser Anordnung erstreckt sich der Schließdorn 12a durch die Düsenöffnung 11. Der Schließkolben 12 nimmt die gezeigte Position innerhalb des Düsenkörpers 10 ein, wenn keine Wasserzufuhr über die Aufnahmeseite 10a der Sprühdüseneinheit 100 erfolgt. Die Anordnung des Schließkolbens 12a in der Schließposition ruft eine Verkleinerung des Volumens der Druckkammer 14 und eine Vergrößerung des Volumens aus der Niederdruckkammer 17 hervor. Damit strömt Ausgleichsluft durch die Ausgleichsbohrung 18 in die Niederdruckkammer 17. Weiterhin ist eine geometrische Ausgestaltung des Schließkolbens 12 erkennbar, die eine Führung des rückseitigen Schließkolbenabschnittes 12 im Einsatzelement 21 ermöglicht. Auch eine Abdichtung der Niederdruckkammer 17 gegen den Wasserdruck auf der Aufnahmeseite 10a der Sprühdüseneinheit 100 ist durch das Dichtelement 23 sichergestellt. Erfolgt eine erneute Druckbeaufschlagung der Aufnahmeseite 10a, so gelangt das Wasser wiederum durch den Zufuhrkanal 16 in die Druck- kammer 14, und der Schließkolben 12 wird gegen die Kraft des Federelementes 15 in die Öffnungsposition überführt.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 3, 4 und 5 dargestellt. Hierbei bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie bei dem ers- ten Ausführungsbeispiel. Der Unterschied zur zunächst beschriebenen Sprühdüseneinheit besteht darin, dass der Düsenkörper 10 hier aus einem Düsenan- schlussteil 10c und einem Haupt-Düsenteil lOd besteht. Diese sind durch einen Bohrungsring (Federring) 26 miteinander verbunden. In dem Haupt-Düsenteil lOd ist die Düsenöffnung 11 ausgebildet, durch die der Schließkolben 12 hin- durchgreift. Dieser durchgreift außerdem einen Drallkörper 27, der das Verschlussmittel 12 bildet und auf seiner konischen Verschlussfläche 28 eine umlaufende Nut 29 zur Aufnahme der Düsendichtung (O-Ring) 30 aufweist. Der Schließkolben 12 ist an einem Düsenkolben 31 angeordnet, der einen Führungsabschnitt 34 aufweist, auf dessen Außenseite eine umlaufende Nut 35 zur Auf- nähme der Kolbendichtung (O-Ring) 36 ausgebildet ist. Der Führungsabschnitt 34 stützt sich über die Druckfeder 15 gegen das Düsenanschlussteil 10c ab. Am Führungsabschnitt 34 ist über einen Haltebolzen 31b der Schließbolzen 31c als Verschlussmittel angeordnet. Das Düsenanschlussteil 10c ist nach Einschrauben über die weitere Kolbendichtung (O-Ring) 36 gegen das Haupt-Düsenteil lOd abgedichtet. Eine Entlastungsbohrung ist bei dieser Ausführungsform nicht mehr erforderlich. Durch die Passungen zwischen den einzelnen Körpern kann Luft in die Zwischenkammer 37 entweichen. Nach dem Einbau kann der Düsenkörper 10 nicht mehr geöffnet werden, zumindest nicht zerstörungsfrei. Durch die Zweiteilung des Düsenkörpers 10 in das Düsenanschlussteil 10c und das Haupt-Düsenteil lOd können unterschiedliche Anschlussmöglichkeiten gewählt werden, ohne die Düsenkomponenten verändern zu müssen. Im gewählten Ausführungsbeispiel ist eine Verschraubung des Düsenanschlussteils 10c und dem Haupt-Düsenteil lOd dargestellt. Hier können jede Art von Gewinden verwendet werden. Durch die Zweiteilung kann auch der Haupt-Düsenteil lOd unabhängig vom Düsenanschlussteil 10c gedreht bzw. angeschraubt werden. Diese Ausgestaltung ist besonders wichtig, wenn die Düse an eine Rohrleitung oder Silowandung angeschlossen werden muss und nach außen hin dicht bleiben soll (z. B. wegen einer Explosionsgefahr). Nach dem Stand der Technik musste hier eine Verschraubung zwischen Düse und Rohrleitung eingebaut werden, um beide Enden festschrauben zu können.

Der Eingangsteil des Düsenkörpers 10 ist im Bereich 10a durch ein Sieb 38 vor Verschmutzungen geschützt. Das Sieb 38 ist durch einen Bohrungsring 39 fixiert, damit es nicht durch eine zu starke Strömung abgerissen werden kann.

Das Verschlussmittel 12 weist einen Drallkörper 27 auf, dessen Querschnitt im Detail A dargestellt ist. Durch Veränderung der Kanäle 40 in den Drallkörper 27 z. B. der Anzahl, der Lage zum Schwerpunkt, der Tiefe und der Breite können Variationen bzgl. der Tropfengröße, des Sprühwinkels (Strahlko- nus) sowie der Durchflussmengen (K-Wertvariationen) erzielt werden, ohne dass an den anderen Bauteilen etwas verändert werden muss.

Wie schon voranstehend beschrieben, wird am Verschlussmittel 12 bei dieser Ausführungsform eine Düsendichtung (O-Ring) 30 vorgesehen. Durch diesen O-Ring kann erreicht werden, dass bei abfallendem Druck, wenn die Was- serversorgung gestoppt wird, der Düsenkörper 10 nach außen hin dicht bleibt, d. h., das Löschwasser reicht lediglich bis zur durch den Schließkolben verschlossenen Düsenaustrittsöffnung 11 und die nicht dargestellte Düsenleitung bleibt ebenfalls mit Wasser gefüllt. Diese Eigenschaft ist sehr wichtig bei Löschanlagen, in denen es auf sehr schnelle Öffnungszeiten ankommt. Dadurch, dass die Löschversorgungsleitungen ständig mit Wasser gefüllt sind, ist hier so gut wie keine Zeitverzögerung zu erwarten bei Auslösung der Löschanlage. Durch Einbringung der Dichtung 30 in eine umlaufende Nut 29 in der konischen Verschlussfläche 28 ergeben sich keine zusätzlichen Verzögerungen bei Öffnen der Düse, da kein Hubweg vorhanden ist.

Ganz besonders vorteilhaft ist es, dass der Düsenkörper 10 auch nach außen durch den Verschlussteil 27 bzw. den Druckkörper 27 in Zusammenwirken mit der als O-Ring ausgebildeten Dichtung 30 unter Einwirkung der Federkraft F der Druckfeder 15 dicht gehalten wird. Die Dichtung 30 des Drallkörpers 27 wird durch die Federkraft F der Druckfeder 15, die auf den Düsenkolben 31 wirkt, gegen die Innenwandung des Haupt-Düsenteils lOd gedrückt und damit wird die Dichtung gehalten. Durch die Wahl unterschiedliche Federausführungen bzw. unterschiedlicher Federraten kann auch der Restdruck in der Löschwasserversorgungsleitung bestimmt und auf Wunsch verändert werden. Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf die vorstehend angegebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele.

Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiven Einzelheiten, räumliche Anordnungen und Verfahrensschritte, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

BEZUGSZEICHENLISTE

100 Sprühdüseneinheit

10 Düsenkörper

10a Bereich/Auf nahmeseite

10b Sprühseite

10c Düsenanschlussteil

lOd Haupt-Düsenteil

11 Düsenöffnung

12 Verschlussmittel, Schließkolben

12a Schließdorn

12b Kopfabschnitt

13 Mittelachse

14 Druckkammer

15 Federelement

16 Zufuhrkanal

16a erster Zufuhrkanalabschnitt

16b zweiter Zufuhrkanalabschnitt

17 Niederdruckkammer

18 Ausgleichsbohrung

19 Gewindeabschnitt

20 Schlüsselgeometrie

21 Einsatzelement

22 Dichtelement

23 Dichtelement

24 Wasserzufuhr

25 Filter

26 Bohrungsring (Federring)

27 Drallkörper

28 Verschlussfläche

29 umlaufende Nut

30 Düsendichtung (O-Ring) Düsenkolben

Führungsabschnitt umlaufende Nut

Kolbendichtung (O-Ring)

Zwischenkammer

Sieb

Bohrungsring

Kanäle

Federkraft

Claims

ANSPRÜCHE

1. Sprühdüseneinheit (100), insbesondere zur Bedüsung von explosi- onsgefährdeten Bereichen im untertätigen Bergbau, mit einem Düsenkörper

(10), der eine Düsenöffnung (11) zum Ausdüsen von Sprühflüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (10) ein Verschlussmittel (12) angeordnet ist, durch das im drucklosen Zustand der Sprühdüseneinheit ein Verschließen der Düsenöffnung (11) erfolgt.

2. Sprühdüseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (12) als Schließkolben (12) ausgeführt ist, der vorzugsweise entlang einer Mittelachse (13) des Düsenkörpers (10) hubbeweglich im Düsenkörper (10) aufgenommen ist.

3. Sprühdüseneinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (12) durch Druckbeaufschlagung der Sprühdüseneinheit mit Sprühflüssigkeit zwischen einer Schließposition und einer Öffnungsposition entlang der Mittelachse (13) hubbewegbar ist.

4. Sprühdüseneinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (12) einen Schließdorn (12a) zum wenigstens teilweisen Eintauchen in die Düsenöffnung (11) in seiner Schließposition aufweist.

5. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (10) eine Druckkammer (14) ausgebildet ist, die durch das Verschlussmittel (12) beweglich begrenzt ist.

6. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (14) mit Sprühflüssigkeit druck- beaufschlagbar ist, wobei die Druckkammer (14) vorzugsweise derart angeord- net ist, dass das Verschlussmittel (12) durch Druckbeaufschlagung der Druckkammer (14) von der Schließposition in die Öffnungsposition überführbar ist.

7. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, da- durch gekennzeichnet, dass ein Federelement (15) vorgesehen ist, das das Verschlussmittel (12) in die Schließposition federvorspannt.

8. Sprühdüseneinheit nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (12) einen Zufuhrkanal (16) aufweist, durch den die Druckkammer (14) mit Sprühflüssigkeit druckbeaufschlagbar ist.

9. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (14) mit der Düsenöffnung (11) fluidisch verbunden ist, insbesondere wenn sich das Verschlussmittel (12) aus der Schließposition löst.

10. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (10) weiterhin eine Niederdruckkammer (17) ausgebildet ist, die durch das Verschlussmittel (12) auf einer der Druckkammer (14) gegenüberliegenden Seite beweglich begrenzt ist.

11. Sprühdüseneinheit nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Düsenkörper (10) eine Ausgleichsbohrung (18) angeordnet ist, die die Niederdruckkammer (17) mit der Außenseite des Düsenkörpers (10) verbindet.

12. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckkammer (14) in der Öffnungsposition des Verschlussmittels (12) trichterförmig in die Düsenöffnung (11) mündet, wobei die die Druckkammer (14) begrenzenden Oberflächen wenigstens teilweise eine Drallstruktur aufweisen, die einen Austritt der Sprühflüssigkeit aus der Düsenöffnung (11) unter einem Drall ermöglicht.

13. Sprühdüseneinheit nach einenn der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Düsenöffnung (11) einen Durchmesser von 1mm bis 6mm, bevorzugt einen Durchmesser von 2mm bis 4mm und besonders bevorzugt einen Durchmesser von 3mm aufweist.

14. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verschlussmittel (12) einen Kopfabschnitt (12b) aufweist, der zur Ausbildung eines Vollsprühstrahles oder eines Hohlsprühstrahles ausgebildet und insbesondere austauschbar am Verschlussmittel (12) ange- ordnet ist.

15. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (10) zur Anordnung in einer Düsenaufnahme einer Bedüsungsanlage ausgebildet ist, die insbesondere zur Be- düsung eines Schneidkopfes einer Teilschnittmaschine im untertätigen Bergbau dient.

16. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (10) aus einem Düsenanschlussteil (10c) und einem Haupt-Düsenkörper (lOd) besteht, die miteinander lösbar oder unlösbar ausgebildet sind.

17. Sprühdüseneinheit nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Düsenkörper (10) einen Drallkörper (27) auf- weist, der das Verschlussmittel (12) bildet und Kanäle (40) zur Einstellung der Tropfengröße, des Sprühwinkels und der Durchflussmenge der Sprühdoseneinheit aufweist.

18. Sprühdüseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Drallkörper (27) eine konische Verschlussfläche (28) aufweist, in der umlaufend eine Nut (29) ausgebildet ist, die eine bevorzugterweise als O-Ring ausgebildete Dichtung (30) aufnimmt.