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Die Erfindung betrifft eine Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer und wenigstens einer Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer, wobei die Austrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer aufweist und wobei die Stirnfläche mit wenigstens drei tascheartigen Ausnehmungen versehen ist, die die Austrittsöffnung umgebend angeordnet sind und die in die Austrittsöffnung übergehen. Die Erfindung betrifft auch eine Brandschutzdüse mit wenigstens einer erfindungsgemäßen Vollstrahldüse.
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Üblicherweise werden bei der Konstruktion von Vollstrahldüsen sehr große Anstrengungen unternommen, um einen Vollstrahl zu erzeugen, der über eine möglichst große Distanz vollständig gebündelt bleibt und nicht aufreißt. Dadurch erreicht man bei großer Wurfweite eine, auf einen Punkt konzentrierte, große Strahlkraft. Bei Brandschutzanwendungen werden Vollstrahldüsen verwendet, um eine gute Wurfweite zu erzielen und damit einen Brandherd zu erreichen. Aufgrund der starken Bündelung von Vollstrahldüsen können diese jedoch gerade bei Brandschutzanwendungen nicht immer alle Anforderungen zufriedenstellend erfüllen.
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Aus der US-Offenlegungsschrift
US 2010/0288562 A1 ist eine Düse bekannt, bei der dem austretenden Sprühstrahl ein Drall aufgeprägt werden soll. Hierzu weist die Austrittskammer auf die Austrittsöffnung zulaufende Leitflächen auf, die dafür sorgen sollen, dass das austretende Fluid um eine Mittelängsachse der Austrittsöffnung herum einen Drall erhält. Die Leitflächen können beispielsweise schraubenförmig auf die Austrittsöffnung zulaufen und gehen dann in diese über. Die Leitflächen sind am Grund von taschenartigen Ausnehmungen gebildet. Diese taschenartigen Ausnehmungen bilden selbst die Austrittsöffnung, so dass der sich in Ausströmrichtung verengende Querschnitt der Austrittsöffnung auf der gesamten Öffnung der Austrittsöffnung durch die Form der taschenartigen Ausnehmungen bestimmt ist.
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Aus der internationalen Offenlegungsschrift
WO 94/17921 A1 ist eine Flachstrahldüse bekannt, die eine Austrittskammer und eine Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer aufweist. Die Austrittsöffnung hat einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer. In der Stirnfläche der Austrittskammer sind zwei einander diametral gegenüberliegende taschenartige Ausnehmungen vorgesehen, die in die Austrittsöffnung übergehen. Berandungen der Ausnehmungen grenzen dabei aneinander an, so dass, ausgehend von der Austrittskammer, die taschenartigen Ausnehmungen am Eintritt in die Austrittsöffnung den Umfang der Austrittsöffnung vollständig definieren. Die Ausnehmungen erstrecken sich lediglich über einen Abschnitt der Länge der Austrittsöffnung. Die beiden einander gegenüberliegenden Ausnehmungen, die für die Bildung eines Flachstrahls erforderlich sind, gehen im letzten Abschnitt der Austrittsöffnung in den kreisrunden Querschnitt der Austrittsöffnung über.
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Aus der US-Patentschrift
US 2302021 A ist eine Brandschutzdüse bekannt, mit der ein Wassernebel erzeugt werden kann. Um den Wassernebel zu erzeugen, sind an einer Stirnfläche der Austrittskammer zwei V-förmig aufeinander zulaufende Austrittsbohrungen vorgesehen.
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Mit der Erfindung soll eine verbesserte Vollstrahldüse bereitgestellt werden.
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Erfindungsgemäß ist hierzu eine Vollstrahldüse mit einer Austrittskammer und wenigstens einer Austrittsöffnung in einer Stirnfläche der Austrittskammer vorgesehen, wobei die Austrittsöffnung einen kleineren Querschnitt als die Austrittskammer aufweist und wobei die Stirnfläche mit wenigstens drei taschenartigen Ausnehmungen versehen ist, die die Austrittsöffnung umgebend angeordnet sind und die in die Austrittsöffnung übergehen, bei der sich die taschenförmigen Ausnehmungen in Strömungsrichtung und parallel zur Mittellängsachse der Düse gesehen lediglich über einen Abschnitt der Länge der Austrittsöffnung erstrecken.
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Durch diese Maßnahmen ermöglicht es die erfindungsgemäße Vollstrahldüse, einen aufgerissenen Vollstrahl zu erzeugen, der in Strömungsrichtung gesehen vergleichsweise schnell aufreißt, d. h. fein zerstäubt, und dabei aber trotzdem noch eine gute Wurfweite realisiert. Auf diese Weise kann beispielsweise bei Brandschutzanwendungen eine vergleichsweise hohe Durchdringungskraft realisiert werden, um beispielsweise dichten Rauch, der einen Brandherd umgibt, zuverlässig durchdringen zu können. Gleichzeitig sorgt der aufgerissene Vollstrahl für eine möglichst rasche Kühlung des Brandherds. Überraschenderweise kann ein aufgerissener Vollstrahl mit guter Wurfweite durch das Vorsehen von mehreren, insbesondere einer ungeraden Anzahl, taschenartigen Ausnehmungen erzielt werden. Das Vorsehen einer ungeraden Anzahl, insbesondere drei, von Ausnehmungen sorgt dafür, dass der Vollstrahl eine annähernd runde Querschnittsform beibehält und beispielsweise nicht in Form eines Flachstrahls auffächert. Die erfindungsgemäß vorgesehenen taschenartigen Ausnehmungen sorgen dafür, dass im Bereich der Austrittsöffnung Bereiche mit jeweils unterschiedlichen Drücken vorliegen. Speziell liegen Bereiche vor, in denen der statische Flüssigkeitsdruck überwiegt und Bereiche, in denen der dynamische Flüssigkeitsdruck überwiegt. Durch diese unterschiedlichen Bereiche reißt der Strahl nach Verlassen der Düse, also stromabwärts der Austrittsöffnung, zuverlässig auf. Dennoch weist auch der aufgerissene Strahl noch eine gute Wurfweite und damit eine zufriedenstellende Durchdringungskraft oder einen zufriedenstellenden Impuls auf. In Strömungsrichtung gesehen können sich die Austrittsöffnungen um ein flexibles Maß erstrecken, um den Sprühwinkel oder Austrittswinkel des aufgerissenen Vollstrahls einstellen zu können. Die Ausnehmungen müssen in Umfangsrichtung nicht gleichmäßig voneinander beabstandet sein. Ein Grund der Ausnehmungen kann unterschiedlich gestaltet sein, beispielsweise abgerundet, kegelförmig oder auch eben. Es kann vorteilhafterweise eine ungerade Anzahl an Ausnehmungen vorgesehen sein.
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Da sich die Ausnehmungen lediglich über einen Teil der Länge der Austrittsöffnung erstrecken, kann die Umfangswandung der Austrittsöffnung den austretenden Strahl formen, so dass ein Vollstrahl ausgegeben wird, der erst nach Verlassen der Düse und damit stromabwärts der Austrittsöffnung aufreißt.
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Vorteilhafterweise erstrecken sich die Ausnehmungen etwa bis zur Hälfte der Länge der Austrittsöffnung.
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Auf diese Weise kann ein zuverlässiges Aufreißen des Vollstrahles bei noch guter Wurfweite und Durchdringungskraft realisiert werden.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die taschenförmigen Ausnehmungen in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung gesehen gleichmäßig voneinander beabstandet.
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Durch diese Maßnahmen kann ein in Umfangsrichtung des ausgegebenen Strahls gesehen gleichmäßiges Aufreißen des Vollstrahles erreicht werden, so dass der ausgegebene, aufgerissene Vollstrahl einen annähernd kreisförmigen Querschnitt beibehält.
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In Weiterbildung der Erfindung sind am Umfang der Austrittsöffnung die taschenförmigen Ausnehmungen durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung voneinander beabstandet.
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Auf diese Weise kann eine gute Wurfweite und Durchdringungskraft des Vollstrahles erzielt werden, da die Umfangswandung der Austrittsöffnung den austretenden Strahl über Abschnitte ihres Umfangs auf der ganzen Länge der Austrittsöffnung formen kann. Dennoch sorgen die taschenförmigen Ausnehmungen für ein zuverlässiges Aufreißen des Vollstrahles stromabwärts der Austrittsöffnung. Indem die taschenförmigen Ausnehmungen durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung voneinander beabstandet sind, wird die Ausbildung von Bereichen, in denen der statische Flüssigkeitsdruck überwiegt und Bereiche, in denen der dynamische Flüssigkeitsdruck überwiegt, begünstigt.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die taschenförmigen Ausnehmungen einen abgerundeten Grund auf.
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Auch auf diese Weise lassen sich die Eigenschaften des ausgegebenen, aufgerissenen Vollstrahls beeinflussen.
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In Weiterbildung der Erfindung ist eine ungerade Anzahl an taschenförmigen Ausnehmungen, die Austrittsöffnung umgebend, angeordnet.
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Durch Vorsehen von wenigstens drei taschenförmigen Ausnehmungen und einer ungeraden Anzahl an Ausnehmungen, die die Austrittsöffnung umgeben, lässt sich ein über den Umfang der Austrittsöffnung gesehen gleichmäßiges Aufreißen des Vollstrahls realisieren. Besonders vorteilhaft hat sich das Vorsehen von drei oder fünf die Austrittsöffnung umgebenden Ausnehmungen erwiesen.
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In Weiterbildung der Erfindung sind in der Stirnfläche der Austrittskammer wenigstens zwei Austrittsöffnungen angeordnet, die jeweils von taschenartigen und in die Austrittsöffnung übergehenden Ausnehmungen umgeben sind.
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Auf diese Weise kann die von der Vollstrahldüse ausgegebene Flüssigkeitsmenge erhöht werden. Jede der Austrittsöffnungen gibt einen aufgerissenen Vollstrahl aus, wobei sich die Vollstrahlen dann stromabwärts der Austrittsöffnungen zu einem gemeinsamen aufgerissenen Strahl mit guter Wurfweite und Durchdringungskraft vereinigen können.
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In Weiterbildung der Erfindung ist die wenigstens eine Austrittsöffnung in einer Scheibe vorgesehen, die in einen Düsenkörper zur Bildung einer Austrittskammer eingesetzt ist.
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Auf diese Weise wird eine besonders vorteilhafte Konstruktion erreicht. Beispielsweise kann die Scheibe aus besonders verschleißfestem Material, beispielsweise Hartmetall oder Keramik, hergestellt sein. Auch kann die Scheibe einfacher als beispielsweise ein Düsengehäuse bearbeitet werden, da beide Seiten der Scheibe gut zugänglich sind. Gegenüber der Bearbeitung eines Düsengehäuses steht dadurch mehr Platz für die Anordnung von Bearbeitungswerkzeugen zur Verfügung. Nach Fertigstellung der Scheibe kann diese dann in einfacher Weise in eine passende Bohrung eines Düsengehäuses eingesetzt werden, beispielsweise eingepresst werden.
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Das der Erfindung zugrunde liegende Problem wird auch durch eine Brandschutzdüse mit einem Düsengehäuse gelöst, bei der wenigstens eine Vollstrahldüse nach einem der vorstehenden Ansprüche vorgesehen ist.
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Beispielsweise können bei einer Brandschutzdüse die erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen mit anderen Düsen kombiniert werden, die eine verschiedene Strahlcharakteristik aufweisen. Die erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen sorgen für einen aufgerissenen Vollstrahl mit noch guter Wurfweite. Als weitere Düsen können an der Brandschutzdüse dann beispielsweise konventionelle Vollstrahldüsen vorgesehen werden, die eine noch deutlich höhere Durchdringungskraft aufweisen und/oder sogenannte Nebeldüsen, die für die Erzeugung eines Löschflüssigkeitsnebels sorgen, mit der einem Brandherd rasch viel Wärme entzogen werden kann.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und der folgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung im Zusammenhang mit den Zeichnungen. Einzelmerkmale der unterschiedlichen, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsformen lassen sich dabei in beliebiger Weise miteinander kombinieren, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform,
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2 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der 1,
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3 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der 2,
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4 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A aus 2,
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5 eine perspektivische Darstellung einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform,
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6 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der 5,
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7 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 6,
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8 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform,
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9 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der 8,
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10 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der 9,
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11 eine Ansicht der Schnittebene C-C in 9,
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12 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer vierten bevorzugten Ausführungsform,
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13 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der 12,
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14 eine Draufsicht auf die Vollstrahldüse der 13,
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15 eine Ansicht der Schnittebene J-J in 13,
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16 eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse gemäß einer fünften bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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17 eine Seitenansicht der Vollstrahldüse der 16,
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18 eine Ansicht auf die Schnittebene D-D in 17,
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19 eine Draufsicht auf die Scheibe mit der Austrittsöffnung der Vollstrahldüse der 16,
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20 eine Ansicht auf die Schnittebene E-E in 19,
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21 eine perspektivische Ansicht der gemäß 20 geschnittenen Scheibe,
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22 eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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23 eine Ansicht auf die Schnittebene F-F in 22,
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24 eine perspektivische Ansicht der gemäß 23 geschnittenen Scheibe,
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25 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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26 eine Ansicht auf die Schnittebene G-G in 25,
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27 eine perspektivische Ansicht der gemäß 26 geschnittenen Scheibe,
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28 eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung,
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29 eine Ansicht auf die Schnittebene H-H in 28,
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30 eine perspektivische Ansicht der gemäß 29 geschnittenen Scheibe,
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31 eine Draufsicht auf eine Scheibe mit einer Austrittsöffnung gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung,
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32 eine Ansicht auf die Schnittebene I-I in 31,
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33 eine perspektivische Ansicht der gemäß 32 geschnittenen Scheibe,
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34 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Brandschutzdüse,
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35 eine Ansicht der Brandschutzdüse der 34 von unten,
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36 eine Ansicht auf die Schnittebene A-A in 34,
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37 eine Ansicht auf die Schnittebene B-B in 36 und
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38 die vergrößerte Einzelheit X in 36.
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Die Darstellung der 1 zeigt perspektivisch eine teilweise aufgeschnittene erfindungsgemäße Vollstrahldüse 10. Die Vollstrahldüse 10 weist ein Gehäuse 12 auf, das mit einem lediglich schematisch angedeuteten Außengewinde 14 und einem Sechskant 16 versehen ist. Das Düsengehäuse 12 ist allgemein buchsenförmig ausgebildet und kann beispielsweise in eine passende Gewindebohrung eingeschraubt werden. Zu versprühendes Fluid tritt in eine zylindrische Austrittskammer 18 der Vollstrahldüse 10 ein und tritt dann wieder durch eine Austrittsöffnung 20 aus, die in einer Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 vorgesehen ist. Die Stirnfläche 22 ist eben ausgebildet, so dass die Austrittskammer 18 durch eine Sacklochbohrung mit ebenem Grund in dem Gehäuse 12 ausgebildet ist. Die Austrittsöffnung 20 ist, siehe auch 3, von insgesamt drei taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 umgeben, die ebenfalls in der Stirnfläche 22 angeordnet sind. Wie 3 zu entnehmen ist, sind die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung 20 gleichmäßig voneinander beabstandet, bei der dargestellten Ausführungsform um jeweils 120°. Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 gehen auf ihrer radial innen liegenden Seite in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 über. Zwischen den taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sind aber jeweils noch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 vorhanden. Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sind dadurch voneinander getrennt und gehen nicht ineinander über.
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Anhand der Darstellungen der 1 und der 4 ist zu erkennen, dass die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils einen abgerundeten Grund aufweisen. Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 entstehen beispielsweise durch Eintauchen eines Kugelkopffräsers in die Stirnfläche 22 des Gehäuses 12. Wie 4 zu entnehmen ist, erstrecken sich die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in Strömungsrichtung parallel zu einer Mittellängsachse 30 der Vollstrahldüse 10 gesehen lediglich etwa bis zur Hälfte der Länge der kreiszylindrischen Austrittsöffnung 20. Stromabwärts der Stelle, wo die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 übergehen, bleibt also noch ein Bereich mit der zylindrischen Umfangswand der Austrittsöffnung 20 stehen, um den austretenden Strahl zu formen.
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Von der in 4 unteren Seite des Düsengehäuses 12 aus ist eine kegelstumpfförmige Einsenkung 32 in das Düsengehäuse 12 konzentrisch zur Austrittsöffnung 20 eingebracht. Mittels der Einsenkung 32 kann die Länge der Austrittsöffnung 20 parallel zur Mittellängsachse 30 und damit ein Durchmesser/Längenverhältnis eingestellt werden.
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Sobald zu versprühendes Fluid die Austrittskammer 18 füllt, bilden sich beim Ausströmen des Fluids durch die Austrittsöffnung 20 im Bereich der Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 Bereiche um die Austrittsöffnung 20 aus, in denen überwiegend statischer Druck herrscht oder in denen überwiegend dynamischer Druck herrscht. Durch diese Bereiche mit entweder überwiegend statischem oder überwiegend dynamischem Druck reißt der ausgegebene Vollstrahl nach Verlassen der Düse 10 und somit stromabwärts der Austrittsöffnung 20 auf. Die erfindungsgemäße Vollstrahldüse 10 kann mit einem Fluiddruck von etwa 1 bar betrieben werden, wobei selbstverständlich auch höhere Drücke verwendet werden können. Generell führt ein höherer Fluiddruck zu einer besseren Zerstäubung.
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Die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 liegen radial außerhalb der Austrittsöffnung 20 und werden daher auch als radiale Pullen bezeichnet. Durch Einbringen der kegelstumpfförmigen Vertiefung 32 kann eine Länge der Austrittsöffnung 20 und somit ein Durchmesser/Längenverhältnis der Austrittsöffnung 20 eingestellt werden, wodurch der ausgegebene Vollstrahl und speziell das Aufreißen des ausgegebenen Vollstrahls beeinflusst werden kann.
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Die Darstellung der 5 zeigt eine Vollstrahldüse 40 gemäß einer zweiten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Im Unterschied zur Vollstrahldüse 10 der 1 weist die Austrittskammer 18 eine halbkugelförmige Stirnfläche 22 auf, in die die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 eingebracht sind. Da die taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 durch Eintauchen eines Kugelfräsers parallel zur Mittellängsachse 30 in die Stirnfläche 22 ausgebildet werden, weisen die Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils einen zylindrischen Abschnitt 42 und einen etwa halbkugelförmigen Abschnitt 44 auf. Im Übrigen ist die Anordnung der taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 aber identisch zu der bereits anhand der 1 bis 4 beschriebenen Anordnung der taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28. In den Darstellungen der 5 bis 7 ist die dritte, taschenförmige Ausnehmung 28 nicht zu erkennen, die aber in gleicher Weise wie die Ausnehmungen 24, 26 ausgebildet ist.
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Die Darstellung der 8 zeigt eine erfindungsgemäße Vollstrahldüse 50 gemäß einer dritten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung. Die Vollstrahldüse 50 unterscheidet sich von der Vollstrahldüse 10 der 1 durch die Anzahl und Größe der die Austrittsöffnung 20 radial umgebenden taschenförmigen Ausnehmungen. Bei der Düse 50 sind insgesamt fünf taschenförmige Ausnehmungen 52, 54, 56, 58, 60 vorgesehen, die in Umfangsrichtung der Austrittsöffnung 20 gleichmäßig um einen Winkel von jeweils 72° voneinander beabstandet sind. Auch in radialer Richtung sind die Ausnehmungen 52 bis 60 gleich weit vom Mittelpunkt der Austrittsöffnung 20 beabstandet und so angeordnet, dass die Ausnehmungen 52 bis 60 jeweils etwa an der Stelle ihres maximalen Durchmessers auf die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 treffen. Zwischen den Ausnehmungen 52 bis 60 sind jeweils noch Bereiche der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 vorhanden, so dass die Ausnehmungen 52 bis 60 also nicht ineinander übergehen, sondern durch Abschnitte der Umfangswand der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt sind. Durch Vorsehen von fünf Ausnehmungen 52 bis 60 anstelle von nur drei Ausnehmungen kann ein besonders gleichmäßiges Aufreißen des ausgegebenen Vollstrahls in Umfangsrichtung erzielt werden.
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Die Ausnehmungen 52 bis 60 erstrecken sich, wie 11 zu entnehmen ist, in Strömungsrichtung und parallel zur Mittellängsachse 30 der Vollstrahldüse 50 gesehen lediglich bis zu etwa einem Drittel der Länge der Austrittsöffnung 20.
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Die Darstellung der 12 zeigt eine perspektivische Ansicht einer teilweise aufgeschnittenen erfindungsgemäßen Vollstrahldüse 70 gemäß einer vierten Ausführungsform der Erfindung. Die Austrittskammer 18 des Düsengehäuses 12 der Vollstrahldüse 70 wird durch eine ebene Stirnfläche 22 abgeschlossen. In dieser ebenen Stirnfläche 22 sind, siehe auch 14, insgesamt drei Austrittsöffnungen 72, 74, 76 angeordnet. Die Vollstrahldüse 70 gibt somit drei parallel zueinander ausgerichtete aufgerissene Vollstrahlen durch die Austrittsöffnungen 72, 74, 76 aus. Jede der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 ist von jeweils drei taschenförmigen Ausnehmungen 78 umgeben, die jeweils um 120° voneinander beabstandet sind und etwa im Bereich ihres größten Durchmessers in die jeweilige Umfangswandung der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 übergehen. Die drei Austrittsöffnungen 72, 74, 76 sind in der Stirnfläche 22 gleich weit von der Mittellängsachse 30 beabstandet und in Umfangsrichtung jeweils um 120° voneinander beabstandet.
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Wie 15 zu entnehmen ist, ist gegenüberliegend der Stirnfläche 22 der Austrittskammer 18 jede der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 mit einer kegelstumpfförmigen Einsenkung 80 erweitert, um das Längen-/Durchmesserverhältnis der Austrittsöffnungen 72, 74, 76 einstellen zu können.
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Die Darstellung der 16 zeigt eine erfindungsgemäße Vollstrahldüse 90 gemäß einer fünften Ausführungsform der Erfindung. Ein Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 weist eine Austrittskammer 94 in Form einer zylindrischen Bohrung auf, die am stromabwärts gelegenen Ende mittels eines umlaufenden Absatzes 96 begrenzt ist. Dieser umlaufende Absatz 96 dient zum Auflegen einer zylindrischen Scheibe 98, die mit der Austrittsöffnung 20 versehen ist. Auch die Austrittsöffnung 20 in der Scheibe 98 ist in gleicher Weise wie die Austrittsöffnung 20 der Vollstrahldüse 10 der 1 von drei taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 umgeben. Die Scheibe 98 kann in einfacher Weise außerhalb des Düsengehäuses 92 hergestellt werden und dann flüssigkeitsdicht in das Gehäuse 92 eingesetzt werden, beispielsweise eingepresst, verklebt oder verlötet werden. Es ist auch möglich, die Scheibe 98 aus einem anderen Material als das Düsengehäuse 92 zu fertigen, beispielsweise aus besonders verschleißfestem Material, beispielsweise Hartmetall oder Keramik. Die Scheibe 98 kann mit verschiedensten, unter die Erfindung fallenden Geometrien von Austrittsöffnungen und Ausnehmungen versehen werden.
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Wie 18 zu entnehmen ist, ist die Scheibe 98 auf ihrer, den Ausnehmungen 24, 26, 28 gegenüberliegenden Seite mit der kegelstumpfförmigen Einsenkung 32 versehen, um das Längen-/Durchmesserverhältnis der Austrittsöffnung 20 einstellen zu können. Das Düsengehäuse 92 ist stromabwärts der Scheibe 98 mit einem zylindrischen Bohrungsabschnitt 100 und in Strömungsrichtung darauf folgend einer kegelstumpfförmigen Einsenkung 102 versehen. Die Durchmesser des zylindrischen Bohrungsabschnitts 100 und der kegelstumpfförmigen Einsenkung 102 sind dabei deutlich größer bemessen als der Durchmesser der Austrittsöffnung 20, so dass der aus der Austrittsöffnung 20 austretende, aufgerissene Vollstrahl das Düsengehäuse 92 stromabwärts der Austrittsöffnung 20 nicht mehr berührt.
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Die Darstellung der 19 zeigt eine Draufsicht auf die Scheibe 98 der Düse 90 der 16. Anhand der 19 sowie auch der 20 und 21 ist die bereits anhand der 1 bis 4 beschriebene Anordnung und Ausbildung der taschenförmigen Ausnehmungen 24, 26, 28 sowie der Austrittsöffnung 20 und der kegelförmigen Einsenkung 32 zu erkennen. Speziell ist deutlich zu erkennen, dass die Ausnehmungen 24, 26, 28 in Umfangsrichtung voneinander getrennt sind und zwischen den Ausnehmungen 24, 26, 28 jeweils Abschnitte der Umfangswand der Austrittsöffnung 20 vorhanden sind.
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Die Darstellungen der 22 bis 24 zeigen eine zylindrische Scheibe 110, die anstelle der Scheibe 98 in das Düsengehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der 16 eingesetzt werden kann.
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Die Scheibe 110 weist eine Austrittsöffnung 20 auf, die wie die Austrittsöffnung 20 der Vollstrahldüse 50 der 8 bis 11 von fünf in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandeten taschenförmigen Ausnehmungen 52 bis 60 umgeben ist. Die Ausnehmungen 52 bis 60 sind in gleicher Weise angeordnet und ausgebildet wie bereits anhand der 8 bis 10 beschrieben wurde und sind speziell durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander beabstandet.
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Die Darstellung der 25 zeigt eine Scheibe 120 mit einer Austrittsöffnung 20, wobei die Scheibe 120 anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist von drei taschenförmigen Ausnehmungen 122, 124 und 126 umgeben, die in Umfangsrichtung gleichmäßig um 120° voneinander beabstandet und radial außerhalb der Austrittsöffnung 20 angeordnet sind. Die Ausnehmungen 122 bis 126 erstrecken sich bis zu einer Umfangswandung der kreisrunden Austrittsöffnung 20. Die Ausnehmungen 122 bis 126 werden jeweils durch Eintauchen eines kugelförmigen Fräsers hergestellt, wobei der Fräser jeweils an einem Punkt in die Oberfläche der Scheibe 120 eintaucht, der vom Außenumfang der Austrittsöffnung 20 radial nach außen versetzt ist. Die Ausnehmungen 122 bis 126 würden infolgedessen sich in ihrer Breite in Richtung auf die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 zu verringern, wenn der Fräser nur parallel zur Mittellängsachse eingetaucht würde. Um die Breite der Ausnehmungen 122 bis 124 bis zur Mündung in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 konstant zu halten, wird der Kugelfräser nach dem Eintauchen radial nach innen in Richtung auf die Mittellängsachse 30 zu bewegt. In der Draufsicht der 25 entsteht dadurch die Form der Ausnehmungen 122 bis 126 mit zunächst geradlinig von der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 weglaufenden Seitenwänden, die dann in das kugelabschnittsförmige Ende der Ausnehmungen 122 bis 126 übergehen. Die Ausnehmungen 122 bis 126 weisen also die Form von sich ausgehend von der Austrittsöffnung 20 radial erstreckenden Rinnen auf, die am radial außen liegenden Ende kugelabschnittsförmig ausgebildet sind.
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Die Ausnehmungen 122 bis 126 gehen nicht ineinander über und sind in Umfangsrichtung gesehen somit durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt.
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Die Darstellungen der 28 bis 30 zeigen eine Scheibe 130 mit einer Austrittsöffnung 20, wobei die Scheibe 130 anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist hier von insgesamt fünf gleichmäßig um jeweils 72° voneinander beabstandeten Ausnehmungen 132 umgeben, die jeweils kugelabschnittsförmig ausgebildet sind und in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 übergehen. Der Radius der Ausnehmungen 132 ist aber so groß gewählt, dass die Ausnehmungen 132 ineinander übergehen und somit nicht mehr durch Abschnitte der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 voneinander getrennt sind. Dies ist gut auch in den Ansichten der 29 und 30 zu erkennen. In einer Längsrichtung parallel zur Mittellängsachse 30 der Scheibe 130 erstrecken sich die Ausnehmungen 132 lediglich bis etwa zur Hälfte der Länge der Austrittsöffnung 20.
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Die Darstellungen der 31 bis 33 zeigen eine Scheibe 140 mit einer Austrittsöffnung 20, die anstelle der Scheibe 98 in das Gehäuse 92 der Vollstrahldüse 90 der 16 eingesetzt werden kann. Die Austrittsöffnung 20 ist von drei taschenförmigen Ausnehmungen 142 umgeben, die um jeweils 120° voneinander beabstandet sind und die in die Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 münden. Wie bei der Scheibe 120 der 25 bis 27 weisen die Ausnehmungen 142 von der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 zunächst geradlinig weglaufende Seitenwandungen auf, die dann in ein jeweiliges kugelabschnittsförmiges Ende übergehen. Der Radius bzw. die Breite der Ausnehmungen 142 ist aber so groß gewählt, dass die Seitenwände der Ausnehmungen 120 genau auf Höhe der Umfangswandung der Austrittsöffnung 20 ineinander übergehen. Die drei Ausnehmungen 142 berühren sich somit an der stromaufwärts gelegenen Stirnfläche der Scheibe 140, wie speziell in den Ansichten der 32 und 33 zu erkennen ist.
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Die Darstellung der 34 zeigt in einer Seitenansicht eine erfindungsgemäße Brandschutzdüse 150, die mit sechs erfindungsgemäßen Vollstrahldüsen 152, 154 versehen ist, von denen in der Darstellung der 34 lediglich zwei zu erkennen sind. In der Ansicht der Brandschutzdüse 150 von unten, siehe 35, sind insgesamt drei Vollstrahldüsen 152 zu erkennen, die um jeweils 120° in Umfangsrichtung voneinander beabstandet sind, sowie auch drei Vollstrahldüsen 154, die ebenfalls um 120° voneinander beabstandet sind. Zwischen zwei jeweiligen Vollstrahldüsen 152, 154 liegt damit ein Winkel von 60°. Die Vollstrahldüsen 152, 154 unterscheiden sich in dem Winkel, in dem ihre jeweilige Mittellängsachse zur Mittellängsachse 30 der Düse 150 ausgerichtet ist. Die Vollstrahldüsen 152, 154 geben damit jeweils einen aufgerissenen Vollstrahl, allerdings unter unterschiedlichem Winkel aus, siehe auch 37. Wie 37 zu entnehmen ist, beträgt ein Winkel zwischen einer Mittellängsachse 156 der Vollstrahldüse 152 und der Mittellängsachse 30 der Düse 150 etwa 60°, wohingegen ein Winkel zwischen einer Mittellängsachse 158 der Vollstrahldüse 154 und der Mittellängsachse 30 der Düse 150 etwa 30° beträgt.
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Die Vollstrahldüsen 152, 154 sind jeweils mittels einer zweifach abgesetzten Durchgangsbohrung 160, 162 in einem Teilgehäuse 164 der Düse 150 ausgebildet, wobei zwischen zwei Absätze dieser Bohrungen 160, 162 dann jeweils eine Scheibe 166 mit einer zentralen Austrittsöffnung eingesetzt ist. Diese Scheiben 166 können analog zu den vorstehend erörterten Scheiben 98, 110, 120, 130 oder 140 ausgebildet sein, die Scheiben 166 können aber beispielsweise auch mehrere Austrittsöffnungen aufweisen, wie anhand der 12 bis 15 beschrieben wurde.
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Mit der Brandschutzdüse 150 können damit insgesamt sechs aufgerissene Vollstrahlen über die Vollstrahldüsen 152, 154 unter unterschiedlichem Winkel zur Mittellängsachse 30 ausgegeben werden. Die Scheiben 166 werden vorteilhafterweise von der Innenseite des rohrförmigen Teilgehäuses 164 in die zweifach abgesetzten Bohrungen 160 eingepresst.
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Ein Abstand zwischen den Scheiben 166 und einer Außenseite des Teilgehäuses 164 sowie ein Durchmesser des Abschnitts 168 der Bohrungen 160, 162 ist dabei so gewählt, dass der stromabwärts der Austrittsöffnungen in den Scheiben 166 vorhandene aufgerissene Vollstrahl die Wandung der Bohrungen 168 und somit auch das Teilgehäuse 164 nicht mehr berührt, sondern vielmehr frei in die Umgebung austritt. Eine Tröpfchenbildung bzw. Nebelbildung durch den aufgerissenen Vollstrahl aus den Vollstrahldüsen 152, 154 wird somit ohne Wechselwirkung mit der Wandung der Bohrungsabschnitte 168 stromabwärts der Austrittsöffnungen in den Scheiben 166 bewirkt.
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Alternativ zur Anordnung der Scheiben 166 im Teilgehäuse 164 können die Austrittsöffnungen und die die jeweiligen Austrittsöffnungen radial umgebenden taschenförmigen Ausnehmungen auch unmittelbar in das Teilgehäuse 164 eingebracht werden.
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Die Brandschutzdüse 150 weist, wie in 36 zu erkennen ist, eine weitere Düse 170 auf, mit der ein Bereich unmittelbar unterhalb der Brandschutzdüse 150 mit Löschflüssigkeit versorgt wird. Die Düse 170 ist ebenfalls als Vollstrahldüse ausgebildet und ist mittels einer ersten zylindrischen Bohrung 172 in einem Teilgehäuse 174 gebildet, wobei die zylindrische Bohrung 172 eine konische Stirnfläche aufweist, in die dann eine Austrittsöffnung 176 mit gegenüber der Bohrung 172 deutlich verringertem Durchmesser eingebracht ist. Die Ausbildung der Düse 170 ist in 38 gut zu erkennen, wobei 38 die Einzelheit X aus 36 vergrößert darstellt. Aus der Austrittsöffnung 176, die ebenfalls kreiszylindrisch ausgebildet ist, wird ebenfalls ein Vollstrahl austreten, der aber erst in einer größeren Distanz stromabwärts der Austrittsöffnung 176 aufreißen wird, verglichen zu den von den Vollstrahldüsen 152, 154 ausgegebenen aufgerissenen Vollstrahlen.
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Das Funktionsprinzip der Brandschutzdüse 150 ist wie folgt. Im eingebauten Zustand steht der Brandschutzdüse 150 an einem Anschluss 178 zugeführte Löschflüssigkeit ständig unter Druck. Ein mittels des Teilgehäuses 174 gebildeter Käfig ragt in einen zu überwachenden Raum hinein und nimmt eine Ampulle 180 auf, die mit einer Flüssigkeit gefüllt ist. Die Ampulle 180 hält einen Kolben 182 gegen die Wirkung einer Druckfeder 184 in der in 36 dargestellten Position, in der der Kolben 182 eine Flüssigkeitszufuhr vom Anschluss 178 zu den Vollstrahldüsen 152, 154 und der Düse 170 unterbindet. Überschreitet die Temperatur der Ampulle 180 einen vordefinierten Wert, so platzt diese und die Brandschutzdüse 150 ist dadurch aktiviert. Der Kolben 182 fährt in der Darstellung der 36 nach unten unter der Wirkung der Druckfeder 184 und der Flüssigkeit im Anschluss 178 und gibt dadurch eine Flüssigkeitszufuhr zu den Vollstrahldüsen 152, 154 und 170 frei. Die Löschflüssigkeit kann durch Bohrungen im Anschlussstück 186 zu den Vollstrahldüsen 152, 154 gelangen und über einen Ringraum zwischen dem Anschlussstück 186 und dem Kolben 182 zur Düse 170.
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Die Brandschutzdüse 150 kann mittels der Vollstrahldüsen 152, 154 einen Löschnebel mit guter Wurfweite erzeugen, der bis zu einem Brandherd vordringen kann. Die Düse 170 versorgt durch den von ihr ausgegebenen Vollstrahl auch den Bereich unmittelbar unterhalb der Brandschutzdüse 150 mit Flüssigkeit.
