EP0671217B1 - Sprühdüse zur Erzeugung von Sprühnebeln - Google Patents

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EP0671217B1
EP0671217B1 EP94119909A EP94119909A EP0671217B1 EP 0671217 B1 EP0671217 B1 EP 0671217B1 EP 94119909 A EP94119909 A EP 94119909A EP 94119909 A EP94119909 A EP 94119909A EP 0671217 B1 EP0671217 B1 EP 0671217B1
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EP
European Patent Office
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spray
housing
spray nozzle
nozzle
nozzle orifice
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EP94119909A
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Ulf Schremmer
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Total Walther GmbH Feuerschutz und Sicherheit
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Total Walther GmbH Feuerschutz und Sicherheit
Total Feuerschutz GmbH
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A62—LIFE-SAVING; FIRE-FIGHTING
    • A62C—FIRE-FIGHTING
    • A62C31/00—Delivery of fire-extinguishing material
    • A62C31/02—Nozzles specially adapted for fire-extinguishing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber

Definitions

  • the invention relates to a spray nozzle for generating spray in Low pressure process, especially for firefighting with stationary Water mist fire extinguishing systems, the radially in a pipeline of the Fire extinguishing system built-in spray nozzle from a housing with a built-in, a swirl mixing chamber forming flow body, which with a pin-shaped end is assigned to a nozzle opening.
  • Such nozzles are used for spraying liquids the liquid distribution a uniform spray pattern, especially in Fire extinguishing systems, the aim is.
  • DD 116 398 such a Nozzle described, which consists of a hollow nozzle body and a nozzle insert with an outer Twist groove exists. These nozzles essentially spray an annulus. The area only a small amount of spray is applied within the ring. That means that when released of the water flow from the nozzle through the formation of internal vortices in the spray cone sets a hollow cone.
  • Another disadvantage with the older spray nozzle is that seen that the proposed swirl channels tend to clog and also the Swirl body causes high processing times in the manufacture.
  • the invention has for its object to provide a spray nozzle with which Disadvantages of the older spray nozzle can be avoided and with a spray cone as Full cone is generated with a more intense internal vortex formation.
  • a full cone forms with the spray nozzle according to the invention, the Spray nozzle with regard to the liquid distribution a uniform and stable spray pattern generated over a circular area.
  • the spray nozzle can be used in a spray water fire extinguishing system usual pressure range can be used.
  • the spray nozzle has one large and intensive spray effect in the horizontal and radial direction, with a good one Enclosure and deep effect. This is an application in the supply air flow and possible in the gravity application of water to the source of the fire.
  • the configuration of the spray nozzle with an outwardly directed Flow body spigot at the nozzle outlet leads to an extremely stable and clean Spray cone through additional stabilization and bundling of the water flow.
  • the constructive design of the spray nozzle according to the invention leads to a low Clogging tendency due to larger nozzle exit and entry areas.
  • a spray nozzle 1 is installed radially in a tube 2.
  • the spray nozzle 1 consists of a housing 3 with a cylindrical inner bore 10 into which a flow body 4 is installed.
  • a flow body 4 When the liquid in the pipe 2 is pressurized, e.g. Water, it flows through holes 14 in the housing 3 tangentially and radially are inclined in a swirl mixing chamber 8.
  • the flow body 4 consists of a conical part 6 and a cylindrical pin 7 with a cylindrical Nozzle opening 9 forms an annular gap 15. The from the holes 14 with a twist and turbulent water flow entering the swirl mixing chamber 8 flows around the conical part 6 of the flow body 4.
  • the flow body 4 is made in the upper part a cylindrical part 5 formed with an external thread 12, which is in an internal thread 13 of the cylindrical bore 10 of the housing 3 is screwed.
  • Flow bodies 4 arranged in installation form become through the bores 14 entering turbulent water jets with different tangential and axial speed components stabilized in the swirl mixing chamber 8 and via a conical bore 11 in the region of the smallest diameter 16 of the conical part 6 accelerates.
  • the water flow emerges from the annular gap 15 over a short distance as a bundled, twisted and pressure-increased jet. In the annular gap 15 further stabilization and concentration of the jet emerging from the nozzle causes. After this distance, a spray cone is formed in which forms a vortex zone within the spray cone jacket.
  • the droplet jet released by the nozzle is characterized by a Large drops and a fine drop portion, the fine drop portion predominating. Of the Large drop portion serves as a carrier medium for the fine drops through the training of drag vertebrae.
  • the spray cone generated with the spray nozzle 1 according to the invention is extremely stable from the operating pressure of the nozzle, even if the pre-pressure, i.e. of the Pressure in pipeline 2 fluctuates.
  • the spray angle of the exiting spray can be adjusted by adjusting the flow geometry between 60 ° and Be 140 °.
  • the formation of the annular gap 15 at the nozzle outlet avoids one Hollow cone of the spray mist and instability of the spray cone at the nozzle outlet.
  • an inward vortex formation of the spray after leaving the by the Pin 7 formed stabilization section a stable full cone is guaranteed.
  • the bores 14 are tangential at an angle ⁇ between 15 ° and 45 °, preferably 30 ° and 40 ° and radially at an angle ⁇ between 5 ° and 40 °, preferably inclined between 10 ° and 20 °.
  • the lower surface of the pin 7 can be connected to the outer edge of the nozzle opening 9 complete or protrude beyond the housing 3. With this measure it is achieved that the spray cone does not tear off at the outer edge of the nozzle opening 9.
  • the liquid film is supposed to continue be grated. This can be done in that the surfaces of the conical part 6 and the pin 7 and the surfaces of the bores 10 and 11 and the nozzle opening 9 can be roughened. Roughening can be carried out in the usual way.
  • the spray nozzle according to the invention is not only in stationary water mist fire extinguishing systems applicable. It can also be used for precipitation and washout toxic smoke and combustion gases and for binding and the suppression of dusts be used.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse zur Erzeugung von Sprühnebeln im Niederdruckverfahren, insbesondere für die Brandbekämpfung mit stationären Wassernebel-Feuerlöschanlagen, wobei die radial in eine Rohrleitung der Feuerlöschanlage eingebaute Sprühdüse aus einem Gehäuse mit einem darin eingebauten, eine Drallmischkammer bildenden Strömungskörper besteht, der mit einem zapfenförmigen Ende einer Düsenöffnung zugeordnet ist.
Derartige Düsen werden zum Versprühen von Flüssigkeiten verwendet, wobei bezüglich der Flüssigkeitsverteilung ein gleichmäßiges Sprühbild, insbesondere in Feuerlöschanlagen, angestrebt wird. In der Patentschrift DD 116 398 wird eine solche Düse beschrieben, die aus einem Düsenhohlkörper und einem Düseneinsatz mit äußerer Drallnut besteht. Diese Düsen besprühen im wesentlichen einen Kreisring. Die Fläche innerhalb des Kreisringes wird nur gering besprüht. Das heißt, daß sich bei Freisetzung des Wasserstromes aus der Düse durch die Ausbildung von Innenwirbeln im Sprühkegel ein Hohlkegel einstellt. Ein weiterer Nachteil bei der älteren Sprühdüse wird darin gesehen, daß die vorgesehenen Drallkanäle zu Verstopfungen neigen und außerdem der Drallkörper bei der Herstellung hohe Bearbeitungszeiten verursacht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Sprühdüse zu schaffen, mit der die Nachteile der älteren Sprühdüse vermieden werden und mit der ein Sprühkegel als Vollkegel mit einer intensiveren Innenwirbelbildung erzeugt wird.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Strömungskörper an dem der Düsenöffnung entgegensetzten Ende dicht in einer Bohrung des Gehäuses sitzt und zur Düsenöffnung hin mit einem konischen Teil versehen ist, an das sich ein zylindrischer Zapfen anschließt, der in der Düsenöffnung einen Ringspalt bildet, und daß das Gehäuse mit ein oder mehreren tangential und radial geneigten Bohrungen versehen ist, die in der sich zur Düsenöffnung hin im Querschnitt zunächst erweiternden und dann verengenden Drallmischkammer enden.
Mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse bildet sich ein Vollkegel aus, wobei die Sprühdüse bezüglich der Flüssigkeitsverteilung ein gleichmäßiges und stabiles Sprühbild über eine Kreisfläche erzeugt. Damit kann die Sprühdüse in einem für Sprühwasser-Feuerlöschanlagen üblichen Druckbereich eingesetzt werden. Die Sprühdüse besitzt eine große und intensive Sprühwirkung in horizontaler und radialer Richtung, bei einem guten Einhausungs- und Tiefenwirkungseffekt. Damit ist eine Anwendung im Zuluftstrom und in der Schwerkraftaufbringung des Wassers zum Brandherd möglich.
Die Ausgestaltung der Sprühdüse mit einem nach außen geführten Strömungskörperzapfen am Düsenaustritt, führt zu einem äußerst stabilen und sauberen Sprühkegel durch eine zusätzliche Stabilisierung und Bündelung des Wasserstromes. Die konstruktive Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Sprühdüse führt zu einer geringen Verstopfungsneigung durch größere Düsenaustritts- und Eintrittsflächen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Weiterhin wird die Wirkungsweise der Erfindung aufgezeigt und dabei auf weitere erfinderische Merkmale eingegangen.
Es zeigt:
  • Fig. 1 einen Schnitt durch die Sprühdüse,
  • Fig. 2 einen Schnitt gemäß Linie A - B in Fig. 1.
    • Eine Sprühdüse 1 ist in einem Rohr 2 radial eingebaut. Die Sprühdüse 1 besteht aus einem Gehäuse 3 mit einer zylindrischen Innenbohrung 10, in die ein Strömungskörper 4 eingebaut ist. Bei einer Druckbeaufschlagung der sich im Rohr 2 befindlichen Flüssigkeit, z.B. Wasser, fließt es durch Bohrungen 14, die im Gehäuse 3 tangential und radial geneigt angebracht sind in eine Drallmischkammer 8. Der Strömungskörper 4 besteht aus einem konischen Teil 6 und einem zylindrischen Zapfen 7, der mit einer zylindrischen Düsenöffnung 9 einen Ringspalt 15 bildet. Der aus den Bohrungen 14 mit einem Drall und turbulent in die Drallmischkammer 8 eintretende Wasserstrom umströmt den konischen Teil 6 des Strömungskörpers 4. Der Strömungskörper 4 ist im oberen Teil aus einem zylindrischen Teil 5 mit einem Außengewinde 12 gebildet, das in ein Innengewinde 13 der zylindrischen Bohrung 10 des Gehäuses 3 eingeschraubt ist. Durch den in axialer Einbauweise angeordneten Strömungskörper 4 werden die durch die Bohrungen 14 eintretenden turbulenten Wasserstrahlen mit unterschiedlicher tangential-und axial-Geschwindigkeitskomponenten in der Drallmischkammer 8 stabilisiert und über eine konische Bohrung 11 im Bereich des kleinsten Durchmessers 16 des konischen Teils 6 beschleunigt. Der Wasserstrom tritt aus dem Ringspalt 15 über eine kurze Wegstrecke als gebündelter, gedrallter und im Druck erhöhter Strahl aus. In dem Ringspalt 15 wird eine weitere Stabilisierung und Bündelung des aus der Düse austretenden Strahles bewirkt. Nach dieser Strecke kommt es zur Ausbildung eines Sprühkegels, in dem sich innerhalb des Sprühkegelmantels eine Wirbelzone ausbildet. Aufgrund des Ringspaltes 15 ist der durch die Düse freigesetzte Tropfenstrahl charakterisiert durch einen Großtropfen- und einen Feintropfenanteil, wobei der Feintropfenanteil überwiegt. Der Großtropfenanteil dient als Trägermedium für die feinen Tropfen durch die Ausbildung von Schleppwirbeln. Der mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse 1 erzeugte Sprühkegel ist ab dem Betriebsdruck der Düse äußerst stabil, auch wenn der Vordurck, d.h. der Druck in der Rohrleitung 2, schwankt. Der Sprühwinkel des austretenden Sprühnebels kann durch eine entsprechende Einstellung der Strömungsgeometrie zwischen 60 ° und 140 ° betragen. Dies wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis des Querschnittes der Bohrungen 14 zum größten Ringquerschnitt der Drallmischkammer 8 in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 10 liegt, und daß das Verhältnis des Querschnittes der Bohrungen 14 zum Querschnitt des Ringspaltes 15 im Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 5 liegt. Durch diese Dimensionierung und funktionelle Abstimmung der Drallmischkammer 8 zu der Düseneintrittsöffung (Querschnitt der Bohrungen 14) und der Düsenaustrittsfläche (Ringspalt 15) kann der Strahlverlauf, die Flüssigkeitsverteilung und die Tropfenverteilung beeinflußt werden. Die erfindungsgemäße Strömungsgeometrie gewährleistet einen gleichmäßigen, stabilen und aus feinen Wassertropfen mit einem Großtropfenanteil bestehenden Sprühnebel.
    Insbesondere die Ausbildung des Ringspaltes 15 am Düsenaustritt vermeidet einen Hohlkegel des Sprühnebels und Instabilität des Sprühkegels am Düsenaustritt. Durch eine nach innen gerichtete Wirbelbildung des Sprühnebels nach Verlassen der durch den Zapfen 7 gebildeten Stabilisierungsstrecke, ist ein stabiler Vollkegel gewährleistet.
    Aufgrund der Einfachheit des Wirkprinzipes am Strömungseintritt der Düsen können größere Tangentialbohrungen 14 bei niedriger Durchflußrate zur Anwendung gebracht werden, weshalb die Verstopfungsneigung dieser Düsen erheblich minimiert ist. Erfindungsgemäß sind die Bohrungen 14 tangential unter einem Winkel α zwischen 15 ° und 45 °, vorzugsweise 30 ° und 40 ° und radial unter einem Winkel β zwischen 5 ° und 40 °, vorzugsweise zwischen 10 ° und 20 ° geneigt angeordnet.
    Der Zapfen 7 kann mit seiner unteren Fläche mit der äußeren Kante der Düsenöffnung 9 abschließen oder über das Gehäuse 3 hinausragen. Mit dieser Maßnahme wird erreicht, daß der Sprühkegel nicht an der äußeren Kante der Düsenöffnung 9 abreißt. Um noch feinere Tröpfchen innerhalb des Sprühkegles zu erzeugen, soll der Flüssigkeitsfilm weiter zerrieben werden. Dies kann dadurch erfolgen, daß die Oberflächen des konischen Teiles 6 und des Zapfens 7 sowie die Flächen der Bohrungen 10 und 11 und der Düsenöffnung 9 aufgerauht werden. Eine Aufrauhung kann in üblicher Weise vorgenommen werden.
    Die erfindungsgemäße Sprühdüse ist nicht nur in stationären Wassernebel-Feuerlöschanlagen einsetzbar. Sie kann auch zur Niederschlagung und Auswaschung toxischer Rauch- und Brandgase und zum Binden und die Niederschlagung von Stäuben eingesetzt werden.

    Claims (7)

    1. Sprühdüse zur Erzeugung von Sprühnebeln im Niederdruckverfahren, insbesondere für die Brandbekämpfung mit stationären Wassernebel-Feuerlöschanlagen, wobei die radial in einer Rohrleitung (2) der Feuerlöschanlage eingebaute Sprühdüse aus einem Gehäuse (3) mit einem darin eingebauten, eine Drallmischkammer bildenden Strömungskörper (4) besteht, der mit einem zapfenförmigen Ende einer Düsenöffnung (9) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (4) an dem der Düsenöffnung (9) entgegengesetzten Ende dicht in einer Bohrung (10) des Gehäuses (3) sitzt und zur Düsenöffnung (9) hin mit einem konischen Teil (6) versehen ist, an das sich ein zylindrischer Zapfen (7) anschließt, der in der Düsenöffnung (9) einen Ringspalt (15) bildet und daß das Gehäuse (3) mit ein oder mehreren tangential und radial geneigten Bohrungen (14) versehen ist, die in der sich zur Düsenöffnung (9) hin im Querschnitt zunächst erweiternden und dann verengenden Drallmischkammer (8) enden.
    2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrung des Gehäuses (10) zylindrisch ausgebildet ist und im Bereich des kleinsten Durchmessers (16) des konischen Teiles (6) in eine sich zur Düsenöffnung (9) hin verjüngende konische Bohrung (11) mündet, an die sich die zylindrische Düsenöffnung (9) anschließt.
    3. Sprühdüse nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskörper (4) im oberen Teil aus einem zylindrischen Teil (5) mit einem Außengewinde (12) besteht, daß in ein Innengewinde (13) der zylindrischen Bohrung (10) des Gehäuses (3) einschraubbar ist.
    4. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die geneigten Bohrungen (14) tangential unter einem Winkel α zwischen 15 ° und 45 °, vorzugsweise 30 ° und 40 ° und radial unter einem Winkel β zwischen 5 ° und 40 °, vorzugsweise zwischen 10 ° und 20 ° geneigt sind.
    5. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Querschnittes der geneigten Bohrungen (14) zum größten Ringquerschnitt der Drallmischkammer (8) in einem Bereich von 1 : 2 bis 1 : 10 liegt, und daß das Verhältnis des Querschnittes der geneigten Bohrungen (14) zum Querschnitt des Ringspaltes (15) im Bereich von 1 : 1,5 bis 1 : 5 liegt.
    6. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (7) mit seinem unteren Ende mit der äußeren Kante der Düsenöffnung (9) abschließt oder über das Gehäuse (3) hinausragt.
    7. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des konischen Teiles (6) und des Zapfens (7) sowie die Flächen der Bohrungen (10 und 11) und der Düsenöffnung (9) aufgerauht sind.
    EP94119909A 1994-03-09 1994-12-16 Sprühdüse zur Erzeugung von Sprühnebeln Expired - Lifetime EP0671217B1 (de)

    Applications Claiming Priority (2)

    Application Number Priority Date Filing Date Title
    DE4407779 1994-03-09
    DE4407779A DE4407779C2 (de) 1994-03-09 1994-03-09 Sprühdüse zur Erzeugung von Sprühnebeln

    Publications (3)

    Publication Number Publication Date
    EP0671217A2 EP0671217A2 (de) 1995-09-13
    EP0671217A3 EP0671217A3 (de) 1996-03-27
    EP0671217B1 true EP0671217B1 (de) 1999-09-29

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    ID=6512210

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    Country Status (5)

    Country Link
    EP (1) EP0671217B1 (de)
    AT (1) ATE185092T1 (de)
    DE (2) DE4407779C2 (de)
    FI (1) FI108407B (de)
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