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Die
Erfindung betrifft einen Düsenfeuchter mit
mehreren in einer ersten Richtung nebeneinander angeordneten Düseneinheiten,
wobei jede Düseneinheit
eine gesteuerte Flüssigkeitsversorgung aufweist,
jede Düseneinheit
mindestens zwei in einer zweiten Richtung hintereinander angeordnete
Düsen aufweist,
die über
eine Druckangleichseinrichtung an die Flüssigkeitsversorgung angeschlossen
sind, wobei die Druckangleichseinrichtung eine Drosselanordnung
aufweist und so ausgebildet ist, daß die Drosselanordnung einen
Druckabfall bewirkt, der größer ist
als die Summe der übrigen
Druckabfälle
in der Düseneinheit
und derart gewählt
ist, daß an
allen Düsen
einer Düsenanordnung
der gleiche Druck ansteht, wobei die Drosselanordnung für jede Düse eine
Drossel aufweist.
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DE 40 16 368 A1 zeigt
einen Sprühkopf
einer Sprühvorrichtung
zum Aufsprühen
von Flüssigkeiten, insbesondere
Trennmitteln für
Gießereiformen.
Dieser Sprühkopf
weist zwei Sprühblockhälften auf,
zwischen denen ein Distanzstück
angeordnet ist. Jede Sprühblockhälfte weist
auf ihrer Außenseite
Sprühdüsen und
Luftdüsen
auf, wobei die Sprühdüsen alle mit
einer gemeinsamen Versorgungsleitung für Flüssigkeiten verbunden sind.
Eine weitere gemeinsame Versorgungsleitung ist für Luft vorgesehen, die auch dazu
verwendet werden kann, die Flüssigkeit
zu zerstäuben.
Da der Sprühkopf
nach beiden Seiten sprüht,
möchte
man mit Hilfe des Distanzstückes
dafür sorgen,
daß der
Sprühkopf
auf einfache Weise an die Breite einer Gießereiform angepaßt werden
kann.
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US 5 523 028 A zeigt
eine Benebelungsvorrichtung, die mehrere Düseneinheiten aufweist, die übereinander
jeweils vertikal angeordnet sind. Von einer gemeinsamen Wasserversorgung
zweigt jeweils eine Wasserleitung zu den Düseneinheiten ab. Diese Wasserleitungen
sind jeweils mit einem Druckregler ausgestattet, der die Einbauhöhen der
vertikal angeordneten Düseneinheiten
vergleichmäßigt.
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In
DE 952 765 B wird
ein Düsenfeuchter
zum Zerstäuben
und Auftragen von flüssigen
Medien auf trockene Faserstoff-, insbesondere Papierbahnen, beschrieben.
Der Düsenfeuchter
weist dabei quer zur Laufrichtung der Bahn einen angeordneten Satz
von Sprühdüsen auf,
die aus einem Flüssigkeitsverteilungsrohr
gespeist werden, an das ein Luftzuführungsrohr angeschlossen ist.
Es wird Luft in einem Zuführungsrohr
unter einem sehr kleinen Überdruck gehalten
und das zu versprühende
flüssige
Medium aus dem drucklosen, d.h. weder unter Überdruck noch unter Unterdruck
stehenden Flüssigkeitsverteilungsrohr angesaugt.
Bei dieser Vorrichtung holt sich jede Düse gewissermaßen selbst
das zu versprühende
flüssige
Medium aus dem Flüssigkeitsverteilungsrohr,
indem die Luft oder auch ein anderes gasförmiges Medium die Flüssigkeit
aus dem Flüssigkeitsverteilungsrohr
zur Düse
ansaugt. Von der Düse
gelangt das Medium unmittelbar auf die zu befeuchtende Bahn und
bildet hier einen gleichmäßig geschlossenen
Flüssigkeitsfilm.
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Derartige
Düsenfeuchter
werden insbesondere bei der Herstellung von Materialbahnen aus Faserstoffen,
insbesondere Papierbahnen oder papierähnlichen Bahnen, verwendet,
um ein vorgegebenes Feuchtigkeitsprofil dieser Materialbahnen einzustellen.
Zu diesem Zweck zerstäuben
die Düsen das
Wasser beispielsweise zu einem Nebel aus feinsten Wassertröpfchen,
die sich dann an der Materialbahn niederschlagen können. Die
Materialbahn läuft
in einer Arbeitsrichtung am Düsenfeuchter
vorbei, die quer zu der eingangs genannten ersten Richtung liegt.
Der Düsenfeuchter
ist in der Regel verbunden mit einer Meßeinrichtung zur Ermittlung
des Feuchtigkeitsprofils und wird in Abhängigkeit von den ermittelten
Feuchtigkeitswerten von einer Steuereinrichtung so gesteuert, daß ein vorgegebenes
Sollprofil nach Möglichkeit
erreicht wird.
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Düsenfeuchter,
die heutzutage verwendet werden, haben zur Beeinflussung des Feuchteprofils der
Materialbahn einen relativ großen
Regelbereich, der beispielsweise von 1 bis 20 l/h reicht. Jede Düseneinheit
kann eine bestimmte Breite der vorbeilaufenden Materialbahn beaufschlagen.
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Gerade
im Bereich der Papierindustrie sind die Produktionsgeschwindigkeiten
in den letzten Jahren stark angestiegen. Dementsprechend ist es
notwendig, daß der
Düsenfeuchter
auch eine entsprechend größere Menge
an Feuchtigkeit pro Zeiteinheit abgeben kann, um die vorbeilaufende
Materialbahn in gleicher Weise wie bei langsameren Geschwindigkeiten
benetzen zu können.
Die Abgabe einer erhöhten
Feuchtigkeitsmenge gestaltet sich jedoch relativ schwierig.
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Die
Abgabemenge einer einzelnen Düse
ist begrenzt. Sie kann nicht ohne weiteres erhöht werden, ohne den Aufbau
des Sprühstrahls
und die damit verbundene Zerstäubung
der Flüssigkeit
zu beeinträchtigen.
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Es
ist auch nur mit relativ großen
Schwierigkeiten möglich,
den Abstand der Düsen
quer zur Arbeitsrichtung, d.h. zur Laufrichtung der Materialbahn, zu
verringern, weil sich dann die Sprühstrahlen gegenseitig in unzulässiger Weise
stören
könnten,
was wiederum die Regelung des Feuchtigkeitsprofils negativ beeinflussen
kann. Außerdem
sind dann entsprechend mehr Zonen oder Kanäle für die Regeleinrichtung notwendig,
was die Kosten erhöht.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Menge der abgegebenen
Flüssigkeit
zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird bei einem Düsenfeuchter
der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Drosselwiderstand jeder
Drossel auf die Einbauhöhe
der Düse
abgestimmt ist.
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Damit
bleibt der Aufwand, den man für
die Einstellung des Feuchtigkeitsprofils quer zur Arbeitsrichtung,
also quer zur Laufrichtung der Materialbahn, treiben muß, etwa
vergleichbar mit den einer einfachen Düsenanordnung, bei der jede
Düseneinheit
nur eine Düse
aufweist. Beispielsweise kommt ein Regler mit der gleichen Anzahl
von Zonen aus. Jede Düse
kann darüber
hinaus innerhalb ihres Arbeitsbereichs betrieben werden, ihre Abgabemenge also
auf einen Wert begrenzen, bei dem noch eine einwandfreie Ausbildung
des Sprühstrahls
oder -kegels möglich
ist. Der erhöhte
Feuchtigkeitsauftrag ergibt sich einfach durch die Addition der
Abgabemengen von zwei oder mehr Düsen, die aus der gleichen Zuführleitung
gespeist werden. Die Verwendung einer derartigen Anordnung von zwei
oder mehr Düsen ist
bislang immer daran gescheitert, daß die Abgabemenge der einzelnen
Düsen einer
Düseneinheit
ungleichmäßig war,
was möglicherweise
auf unterschiedliche Druckverhältnisse
an den Düsen
zurückzuführen ist.
Bei unterschiedlichen Abgabemengen der einzelnen Düsen einer
Düseneinheit
gestaltet sich die Regelung aber wiederum ausgesprochen schwierig.
Wenn man nun, wie dies erfindungsgemäß vorgesehen ist, eine Druckangleichseinrichtung vorsieht,
kann man dafür
sorgen, daß die
Flüssigkeit an
allen Düsen
einer Düseneinheit
mit praktisch dem gleichen Druck ansteht, so daß die daraus resultierende
Flüssigkeitsabgabe
an allen Düsen
der Menge nach gleich ist. In diesem Fall kann man die Regelung
nach dem Prinzip einer linearen Überlagerung der
einzelnen Düsen
einer Düseneinheit
auslegen, so daß man,
wie gewünscht,
einerseits die Flüssigkeitsabgabemenge
vergrößert und
andererseits keinen wesentlich größeren Aufwand für die Regelung treiben
muß. Außerdem weist
die Druckangleichseinrichtung eine Drosselanordnung auf. Mit einer
derartigen Drosselanordnung erzeugt man einen Druckabfall. Der Druckabfall
addiert sich den übrigen
Druckabfällen,
so daß aufgrund
des Druckverlustes an der Drosselanordnung der relative Druckunterschied
an den Düsen
einer Düseneinheit
kleiner wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Drosselanordnung
einen Druckabfall bewirkt, der größer ist als die Summe der übrigen Druckabfälle in der
Düseneinheit.
Auch wenn man auf diese Weise nicht exakt gleiche Druckwerte an
den Düsen
erhält,
läßt sich
der Druckunterschied an den einzelnen Düsen auf diese Weise doch relativ
klein halten. Weiterhin weist die Drosselanordnung für jede Düse eine
Drossel auf. Man kann also den Druckabfall für jede Düse getrennt beeinflussen. Hierdurch
wird die Konstruktion flexibler und für eine Reihe von Anwendungsgebieten
einsetzbar. Der Drosselwiderstand jeder Drossel ist auf die Einbauhöhe der Düse abgestimmt.
Wenn beispielsweise die Düsen
einer Einheit senkrecht übereinander
angeordnet sind, weil die Materialbahn von unten nach oben oder
von oben nach unten an dem Düsenfeuchter
vorbeiläuft,
dann herrschen an den Düsen
unterschiedliche statische Drücke
bereits aufgrund der unterschiedlichen Einbauhöhe. Man kann nun den Drosselwiderstand
der einzelnen Drosseln unterschiedlich gestalten und zwar so, daß der Druckabfall
an der unteren Düse
etwas größer ist,
um den unterschiedlichen statischen Druck auszugleichen.
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Es
hat sich gezeigt, daß der
Druckabfall an der Drosselanordnung vorzugsweise mindestens fünfmal so
groß sein
sollte wie die Summe der übrigen
Druckabfälle.
Man erreicht dann Druckunterschiede an den Düsen im Bereich von wenigen
Prozent. Ein derartiger Fehler ist tolerierbar.
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Mit
Vorteil ist mindestens eine Drossel jeder Düseneinheit als Einbauteil ausgebildet.
Man kann den Drosselwiderstand durch Austausch des Einbauteils leicht ändern und
den Düsenfeuchter
an unterschiedliche Gegebenheiten anpassen.
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Vorzugsweise
weisen die Düsen
einen Luftanschluß auf.
Die Zerstäubung
der Flüssigkeit,
beispielsweise des Wassers, erfolgt dann unter der Wirkung der Luft.
In diesem Fall kann man einen relativ großen Drosselwiderstand in Kauf
nehmen, weil der Flüssigkeitsdruck
nicht mehr unmittelbar zur Zerstäubung
der Flüssigkeit
verwendet werden muß.
Der Druck muß nur
noch ausreichen, um die notwendige Menge der Flüssigkeit bis an die Düse zu bringen
und dort austreten zu lassen. Bei den oben genannten Mengen von
1–20 l/h
läßt sich
diese Forderung mit relativ niedrigen Drücken erfüllen, so daß auch der zur Förderung
der Flüssigkeit
notwendige Energieaufwand in Grenzen bleibt.
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Mit
Vorteil sind die Düsen
einer Düseneinheit auf
einer Linie angeordnet, die senkrecht zu einer Linie verläuft, auf
der Düsen
benachbarter Düseneinheiten
angeordnet sind. Sämtliche
Düsen sind
also in einem Gitter oder auf den Verbindungspunkten eines Netzes
mit rechteckig ausgebildeten Maschen angeordnet. Dies erleichtert
die Übersicht
und damit auch die Ansteuerung der einzelnen Düseneinheiten.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, daß der
Abstand der Düsen
einer Düseneinheit
zueinander mindestens so groß ist
wie der Abstand der Düsen
benachbarter Düseneinheiten.
Damit stellt man sicher, daß die
einzelnen Düsen
einer Düseneinheit
sich nicht stärker
gegenseitig beeinflussen als die Düsen benachbarter Düseneinheiten.
Wenn man die letzte Beeinflussung beherrscht, dann entstehen durch
die Ausbildung einer Düseneinheit
mit mehreren Düsen keine
unerwarteten Probleme mehr.
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Bevorzugterweise
ist der Abstand aller Düsen
untereinander so groß,
daß eine
gegenseitige Durchdringung der Sprühkegel in höchstens einem vorbestimmten
Maß erfolgt.
Man läßt also
eine gewisse Überlappung
der Auftrefflächen
der einzelnen Sprühkegel
zumindest quer zur Laufrichtung der Materialbahn zu, solange diese Überlappung
beherrschbar ist. Vielfach ist eine derartige Überlappung sogar erwünscht, weil
man in den Bereichen zwischen einzelnen Düseneinheiten durch eine Düse möglicherweise
nicht die notwendige Flüssigkeitsmenge
aufbringen kann.
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Die
Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels
in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben. Hierin zeigen:
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1 eine
schematische Querschnittsansicht eines Düsenfeuchters,
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2 eine
Draufsicht auf den Düsenfeuchter nach 1,
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3 eine
schematische Vorderansicht einer Düseneinheit,
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4 eine
Draufsicht auf die Düseneinheit von 3,
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5 einen
Schnitt V-V nach 4 und
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6 einen
Schnitt VI-VI nach 4.
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Ein
in 1 im Querschnitt dargestellter Düsenfeuchter 1 dient
zum Auftragen einer Flüssigkeit, beispielsweise
Wasser, auf eine Materialbahn 2, die in einer Arbeitsrichtung 3 an
dem Düsenfeuchter 1 vorbeiläuft. Quer
zur Arbeitsrichtung 3 sind, wie aus 2 ersichtlich
ist, mehrere Düseneinheiten 4 nebeneinander
angeordnet. Jede Düseneinheit
wird (1) über
eine eigene Leitung 5 mit Wasser versorgt, die die Flüssigkeitsversorgung
bildet. Die Wasserzufuhr in jeder der Leitungen 5 kann
unabhängig eingestellt
werden, so daß die
Wasserabgabe aus jeder Düseneinheit 4 getrennt
von den anderen Düseneinheiten 4 eingestellt
werden kann. Auf diese Weise ist es möglich, ein Feuchteprofil auf
oder in der Materialbahn 2 zu erzielen, das in nicht näher dargestellter,
aber an sich bekannter Weise, durch einen entsprechenden Feuchtemesser überwacht
werden kann. Der Feuchtemesser kann dann über eine entsprechend ausgebildete
Steuer- oder Regeleinrichtung die Wasserzufuhr zu den Leitungen 5 einstellen.
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Die
Zerstäubung
des Wassers erzeugt mit Hilfe von Luft, die über eine Luftleitung 6 jeder
Düseneinheit 4 zugeführt wird.
Alle Luftleitungen 6 werden aus einem gemeinsamen Kanal 7 gespeist.
Hier ist keine individuelle Luftsteuerung vorgesehen.
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Jede
Düseneinheit 4 weist
im vorliegenden Ausführungsbeispiel
zwei Düsen 8, 9 auf,
die in Arbeitsrichtung 3 hintereinander angeordnet sind.
Die Düseneinheiten 4 sind
quer zur Arbeitsrichtung 3 nebeneinander angeordnet. Benachbarte
Düseneinheiten 4 haben
einen Abstand A. Die Düsen 8, 9 einer Düseneinheit
haben einen Abstand B. Der Abstand B ist mindestens genauso groß wie der
Abstand A. Der Abstand A ist so gewählt, daß sich die Sprühstrahlen benachbarter
Düseneinheiten 4 nur
in einem vorbestimmten Bereich überlappen.
Dieser Überlappungsbereich
ist so gewählt,
daß sich
in Querrichtung, also senkrecht zur Arbeitsrichtung 3,
eine im wesentlichen gleichförmige
Befeuchtung erzielen läßt, wenn
sämtliche
Düseneinheiten
den gleichen Flüssigkeitsausstoß haben.
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Innerhalb
einer Düseneinheit 4 sollten
die Düsen 8, 9 möglichst
die gleiche Flüssigkeitsmenge abgeben.
Dies setzt voraus, daß die
Flüssigkeit
an den Düsen 8, 9 mit
etwa dem gleichen Druck ansteht. Es ist bei der Anordnung nach 1 ohne
weiteres ersichtlich, daß dies
bereits aus statischen Gründen ohne
weitere Maßnahmen
nicht der Fall sein kann, weil die Düse 8 um beispielsweise
100 mm höher
angeordnet ist als die Düse 9.
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Um
die Drücke
des an den Düsen 8, 9 anstehenden
Wassers (oder einer anderen Flüssigkeit) einander
anzugleichen, ist eine Druckangleichseinrichtung in jeder Düseneinheit 4 vorgesehen,
die durch eine Drosselanordnung gebildet wird. Die Drosselanordnung
weist für
jede Düse 8, 9 eine
Drossel auf.
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3 zeigt
ein Gehäuse 10 mit
Bohrungen 11 zur Aufnahme der Düsen, einer Anschlußbohrung 12 für den Wassereintritt,
einer Anschlußbohrung 13, die
mit der Luftleitung 6 verbunden wird und für jede Düsenbohrung 11 eine
Aufnahmebohrung 14 zur Aufnahme jeweils eines Drosselstocks 15.
Der Drosselstock 15 weist an einem axialen Ende ein Außengewinde 16 auf,
mit dem der Drosselstock 15 in das Gehäuse 10 eingeschraubt
werden kann. An dem gegenüberliegenden
axialen Ende ist eine Drosseleinheit 17 in eine Axialbohrung 18 des
Drosselstocks 15 eingeschraubt. Die Drosseleinheit 17 weist
eine Drosselbohrung 19 auf, die einen Durchmesser im Bereich
von 0,5 bis 1 mm haben kann. Der Drosselwiderstand der Drosseleinheit
kann durch Wahl eines anderen Durchmessers der Drosselbohrung 19 oder durch
die Wahl der axialen Länge
der Drosseleinheit 17 eingestellt werden. Der Drosselstock 15 ist
ferner mit einer Dichtung 20 versehen, die zwischen dem Drosselstock 15 und
dem Gehäuse 10 dichtet,
so daß das
Wasser nur durch die Drosseleinheit 17, die Axialbohrung 18 und
eine Austrittsöffnung 21 treten kann,
um zur Düse
zu gelangen, wie dies aus 4 erkennbar
ist.
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Der
Weg des Wassers von der Anschlußbohrung 12 zu
den Düsen 8, 9 ist
aus 4 ersichtlich. Das Wasser wird (bezogen auf 5)
nach links und rechts in die Bohrungen 14 geführt und
gelangt dort durch die jeweiligen Drosseleinheiten 17,
die Axialbohrungen 18 und die Austrittsöffnungen 21 zu der Düsenbohrung 11,
in die die Düsen 8, 9 eingesetzt sind.
Von dort gelangt das Wasser in die Düsen 8, 9. Gleichzeitig
wird über
die Luftbohrung 13 den Düsen 8, 9 Luft
zugeführt,
die das Wasser zerstäubt.
Zu diesem Zweck reicht es aus, wenn das Wasser fast drucklos an
die Düsen
gelangt. Die eigentliche Zerstäuberleistung
erfolgt über
die Luft. Der Druck, mit dem das Wasser an die Düsen 8, 9 gelangt,
entscheidet nur noch über
die Abgabemenge.
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Aus
diesem Grunde ist es möglich,
den Drosselwiderstand der einzelnen Drosseln oder Drosseleinheiten 17 relativ
hoch zu machen. Dieser Drosselwiderstand kann einen Druckabfall
verursachen, der mindestens fünfmal
so groß ist
wie die Summe aller anderen Druckverluste von der Anschlußbohrung 12 bis
zu der Austrittsöffnung
der Düsen 8, 9.
Es ist daher möglich,
auch dann eine gleichmäßige Verteilung des
Wassers auf die Düsen 8, 9 zu
erzielen, wenn aufgrund von Fertigungstoleranzen die Leitungen zu den
einzelnen Düsen 8, 9 nicht
absolut symmetrisch sind. Dieses Problem tritt in noch stärkerem Maße dann
auf, wenn nicht zwei, sondern drei oder mehr Düsen in einer Düseneinheit
vorgesehen sein sollen. In diesem Fall ist es praktisch nicht möglich, alle
drei Düsen
mit der gleichen Leitungslänge
zu versorgen. In einem derartigen Fall sind die Drosseln der Drosseleinheiten 17 noch
viel wichtiger. Man kann beispielsweise dann derjenigen Düse, die
den kürzesten Weg
zur Wasserversorgung, dem Anschluß 12, aufweist, den
größten Drosselwiderstand
und damit den größten Druckabfall
zuordnen.
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Mit
Hilfe der Drosseln ist es auch möglich, eine
Höhendifferenz
zu kompensieren, was beispielsweise dann notwendig ist, wenn die
Düsen 8, 9 in
Schwerkraftrichtung (1) übereinander angeordnet sind
und der statische Druck des Wassers bereits aus diesem Grunde unterschiedlich
ist.
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Durch
die Verwendung der Drosseleinheiten 17 ist es mit sehr
geringem Aufwand möglich,
für praktisch
jeden Einsatzzweck die richtigen Drosselwiderstände zur Verfügung zu
stellen, ohne daß größere Umbauarbeiten
oder größere Vorratsmengen an
Material notwendig sind. Die Drosseleinheiten 17 sind relativ
kleine Bauteile, die hochgenau gefertigt werden können. Sie
können
unmittelbar nach der Fertigung oder auch vor dem Einsetzen auf ihren Drosselwiderstand
hin untersucht werden.