DE2719767A1

DE2719767A1 - Spruehduese fuer fluessigkeiten

Info

Publication number: DE2719767A1
Application number: DE19772719767
Authority: DE
Inventors: Joseph Michael Schwinn
Original assignee: Ecodyne Corp
Current assignee: Ecodyne Corp
Priority date: 1976-05-05
Filing date: 1977-05-03
Publication date: 1977-11-24
Also published as: GB1545139A; JPS5941778B2; IT1078176B; ZA772216B; CA1050085A; US4055305A; JPS52134119A; AR210948A1; ES458468A1; FR2350145B3; MX4193E; FR2350145A1

Description

DR. ING. F. WUESTHOFF DR. E. τ. FEOHMANN DH. ING. D. BEHRENS DIPL. ING. R. GOETZ PATENTANWÄLTE

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Patentanmeldung

Anmelder: ECODYNE CORPORATION

90 Half Day Road, Lincolnshire, Illinois 60015, U.S.A.

Titel:

Sprühdüse für Flüssigkeiten

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DR. ING. F. WUKSTnOFF DR. E. ν. FKOHMANN

DR. ING. D. BEHRENS DIFL. ING. R. GOETZ

PATENTANWÄLTE

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse, die insbesondere zum Verteilen heisser Flüssigkeit über die Füllung eines Kühlturms vorgesehen ist.

Bei verschiedenen Kühltürmen wird die zu kühlende Flüssigkeit in ein Heisswasser-Verteilerbecken gepumpt, das an seinem oberen Ende offen ist und sich über dem grössten Teil des oberen Endes des Kühlturms erstreckt. Festkörper, die auf den Kühlturm herabfallen, sammeln sich in einem solchen Becken und gelangen mit der zu kühlenden Flüssigkeit in die Düsen, welche die Flüssigkeit über den Kühlturmquerschnitt verteilt auf die Rieselfüllung sprühen. Um eine wirksame Ausnutzung der gesamten Füllung des Kühlturms zu gewährleisten, muss die zu kühlende Flüssigkeit gleichmässig über die Füllung verteilt werden. Eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit kann in wirtschaftlicher Weise durch Verwendung von Düsen der Aufprallbauart erreicht werden, mit denen die heisse Flüssigkeit im wesentlichen in kreisförmigen Mustern auf die Oberseite der Füllung gesprüht wird. Jedoch haben sich die bekannten Sprühdüsen als nicht zufriedenstellend erwiesen, weil die Stützkonstruktion für die den Sprühstrahl erzeugenden Prallkörper und diese selbst häufig durch Feststoffe in der zu kühlenden Flüssigkeit verschmutzt oder verstopft werden. Eine solche Verschmutzung beendet die kreisförmigen Sprühmuster und verhindert auf diese Weise eine Verteilung der Flüssigkeit über die Turmfüllung.

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Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Sprühdüse insbesondere zum Versprühen heis- β·Γ.Flüssigkeit über die Füllung eines Kühlturms zu schaffen, die ,verstopft oder verschmutzt und daher in einem vorgegebenen insbesondere kreisförmigen Muster sprüht. Dabei soll die Düse auch in einem drucklosen System arbeiten, bei dem die Flüssigkeit nur unter Einfluss der Schwerkraft strömt. Desweiteren wird angestrebt, dass die Sprühdüse stabil, vergleichsweise leicht, korrosionsbeständig und billig ist.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen gekennzeichnete Ausbildung gelöst.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer schematischen Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert.

Fig. 1 zeigt die Sprühdüse in einer Ansicht von vorne, wobei zugleich die Befestigung in der Bodenöffnung eines Verteilerbeckens dargestellt ist;

Fig. 2 zeigt die Sprühdüse in Seitenansicht mit teilweiser Schnittdarstellung;

Fig. 3 zeigt die Sprühdüse in einer Sicht von hinten;

Fig. 4 ist ein Schnitt längs Linie 4-4 in Fig. 3;

Fig. 5 ist ein Schnitt längs Linie 5-5 in Fig. 2;

Fig. 6 ist ein Schnitt längs Linie 6-6 in Fig. 2 und

Fig. 7 ist ein Schnitt längs Linie 7-7 in Fig. 2.

Die Zeichnung zeigt einen Teil eines Kühlturms aus Beton. Das zu kühlende Wasser wird in einem aus Beton hergestellten Heisswasser-Verteilerbecken 5 gesammelt und strömt in mehrere Sprühdüsen 6, die sich durch Öffnungen 7 im Boden des Verteilerbeckens 5 erstrecken. Das heisse Wasser wird von jeder Düse 6 gleichmässig in einem kreisförmigen Muster über irgendeine Füllkörperpackung oder Füllung 8 eines Kühlturms versprüht.

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Die Düse 6 ist ein einstückiges Gussteil aus Kunststoff oder Metall. Die Düse 6 weist an ihrem oberen Ende 11 ein vergrössertes rohrförmiges Bauteil 9 auf. Ein vergleichsweise dicker Wulst 12 erstreckt sich nahe dem Düsenende 11 um den Aussenumfang des Bauteils 9» während sich ein vergleichsweise dünner Wulst 13» der sich gleichfalls um den Aussenumfang des Bauteils 9 erstreckt, dessen unteres Ende bildet. Die Wülste 12 und 13 haben den gleichen Aussendurchmesser, der mit dem Durchmesser der Öffnung 7 übereinstimmt. Dementsprechend zentrieren die Wülste 12 und 13 die Düse in der Öffnung 7, so dass die zentrale Achse der Düse 6 mit der Achse der öffnung 7 zusammenfällt. Um das Bauteil 9 verteilt sind mehrere Reihen von Zähnen 14 angeordnet, die nach oben weisen und in geringem Maße über die Wülste 12 und 13 hinaus vorspringen. Wenn die Düse 6 in die Öffnung 7 eingedrückt wird, werden die Zähne 14 zusammengedrückt oder einwärts verformt, so dass sie die Düse 6 sicher in ihrer Einbaustellung halten. Die eingebaute Düse 6 widersetzt sich einem Hochziehen aus der Öffnung 7 oder einer entsprechenden Verlagerung durch Vibrationen, weil die Zähne 14 bei einer Aufwärtsbewegung der Düse 6 bestrebt sind, sich zu spreizen oder in den Boden des Verteilerbeckens 5 einzuschneiden. Ein Umfangsrand 16 erstreckt sich radial über den Wulst 12 hinaus und bildet mit seiner Unterseite 17 eine Anlagefläche, die in die öffnung 7 umgebenden Bereich an der Oberseite des Bodens des Verteilerbeckens 5 anliegt. Der Rand 16 und der Wulst 12 bilden Dichtungen, die verhindern, dass Flüssigkeit auf der Aussenseite der Düse 6 durch die Öffnung 7 dringt.

Durch die Achse des Bauteils 9 erstreckt sich ein Loch 18, das einen kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich nach unten verjüngt, wodurch ein Flüssigkeitsstrahl gegen die gekrümmt verlaufende Aussenflache 19 eines einzelnen konischen Prallkörpers 20 geleitet wird, wodurch der Sprühstrahl erzeugt wird. Die Flüssigkeit fällt allein unter Schwerkraftwirkung durch die Düse 6, so dass es sich um ein druckloses System handelt. Die Fläche 19 ist durch Rotation eines Kreis-

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bogens um die durch die Mitte des Loches 18 verlaufende Achse erzeugt bzw. bestimmt, was einer Ausrichtung des Prallkörpers 20 auf die zentrale Achse der Düse 6 direkt unter dem Loch 18 entspricht. Es wurde empirisch durch Versuche und Analyse festgestellt, dass die Länge des Radius R des die Fläche 19 erzeugenden Kreisbogens zwei Drittel des Durchmessers der Basis 21 des Prallkörpers 20 betragen sollte. Das obere Ende des Prallkörpers 20 endet in einer scharfen Spitze 22.

Der Prallkörper 20 ist mit dem Bauteil 9 durch einen einzelnen einstückig angeformten Tragarm 23 verbunden, der in Bezug auf seine Länge und Breite vergleichsweise dünn ist. Der Arm 23 verjüngt sich schnell zu einem Paar messerartiger Begrenzungskanten 24 und 25, wobei die Kante 24 direkt in die Spitze 22 übergeht. Ferner erstreckt sich die Kante 24 von der Spitze 22 über eine merkliche Strecke längs der zentralen Achse der Düse 6 direkt nach oben. Der obere Abschnitt 26 des Arms 23 verjüngt sich und verläuft nach aussen, wo er dann zur Verstärkung des Arms 23 in das Bauteil 9 übergeht. Die scharfflächige Vorderkante 24 bewirkt, dass der auf die Prallfläche 19 geleitete Wasserstrahl nur minimal gestört bzw. auseinandergerissen wird, weil die Kante 24 im wesentlichen ohne Turbulenz oder Spritzen in den Wasserstrahl einschneidet. Die an den vergleichsweise breiten aber dünnen Seiten des Arms 23 anhaftende Flüssigkeit wird in einer im wesentlichen turbulenzfreien Laminarströmung gegen die Fläche 19 geleitet, und zwar nahezu ebenso, wie wenn sie direkt aus dem Loch 18 herabgefallen wäre. Jede Flüssigkeit, die mit der Hinterkante 25 oder mit dem spitzen unteren Ende 27 des Armabschnitts 26 in Berührung kommt, verhält sich im wesentlichen in der gleichen vorbeschriebenen Weise.

Mit der in der Zeichnung dargestellten Düse 6 im wesentlichen identische Düsen wurden verwendet, um heisses Wasser aus einer Stromerzeugungsanlage auf die Rieselfüllung eines Kühlwasserturms aus Beton zu sprühen. Das heisse Wasser hatte eine Temperatur von etwa 50⁰C und strömte allein durch die Schwerkraftwirkung durch die Düsen. Die Düsen waren aus hochmole-

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kularem Polypropylen gegossen. Das den kleineren Durchmesser aufweisende untere Ende des Loches 18 besass einen Durchmesser von etwa 22 mm, und das Loch war nach oben und aussen unter einem Winkel von 5° geneigt. Der Durchmesser des Prallkörpers 20 betrug an seiner Basis 21 etwa 35 mm, und die Kante 24 erstreckte sich von der Spitze 22 aus längs der zentralen Düsenachse über eine Strecke von etwa 13 mm direkt nach oben. Der Radius R der Erzeugenden der Prallfläche 19 betrug etwa 23 mm, also ca. zwei Drittel des Durchmessers der Basis 21 des Prallkörpers 20. Die Spitze 22 war etwa 60 mm unterhalb der Unterseite des Bauteils 9 angeordnet. Jede dieser Düsen sprühte heisses Wasser nach aussen und unten in einem kreisförmigen Muster, und da die Düsen symmetrisch im Boden eines Heisswasser-Vertellerbeckens 5 angeordnet waren, wurde das heisse Wasser gleichmässig über die Füllung 8 des Kühlturms verteilt. Zahlreiche Feststoffe sammelten sich in dem an seiner Oberseite offenen Becken an, jedoch wurden alle diese durch die Löcher 18 gelangenden Feststoffe entweder durch die Tragarme 23 aus ihrer Bahn herausgeworfen oder sie passierten den Prallkörper 20, ohne ein andauerndes Zerreissen der kreisförmigen Sprühmuster zu bewirken. In keinem Falle führten solche Feststoffe zu einer Verschmutzung einer Düse.

Somit wurde gezeigt, dass im Rahmen der Erfindung eine robuste billige Düse mit einem einzigen Prallkörper zur Erzeugung eines kreisförmigen Sprühmusters in einem drucklosen System verwendet wird. Ein Verstopfen oder Verschmutzen dieser Düse durch in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe wird durch die Verwendung eines einzelnen, den Prallkörper unterstützenden Tragarms verhindert, der eine scharfe, messerartige Kante aufweist, die direkt in die Spitze einer konisch gekrümmten Fläche des Prallkörpers übergeht.

Leerseite

Claims

Patentansprüche :

\1. Sprühdüse für Flüssigkeiten mit einem rohrförmigen Bauteil, durch das sich ein Loch zur Erzeugung eines abwärtsgerichteten Flüssigkeitsstrahls erstreckt, und mit einem im Flüssigkeitsstrahl angeordneten konischen Prallkörper zur Erzeugung eines kreisförmigen Sprühmusters, dadurch gekennzeichnet , dass der Prallkörper (20) an seinem dem rohrförmigen Bauteil (9) zugewandten oberen Ende eine scharfe Spitze (22) aufweist, die im Abstand unter dem Loch (18) des rohrförmigen Bauteils (9) angeordnet ist, dass der Prallkörper (20) durch einen Tragarm (23) unterstützt ist, der vom rohrförmigen Bauteil (9) ausgeht und mit der konischen Fläche (19) des Prallkörpers (20) verbunden ist, und dass der Tragarm (23) sich zu einer messerartigen Kante (24) verjüngt, die in die scharfe Spitze (22) der konischen Fläche (19) übergeht.

2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , dass an der Aussenumfangsfläche des rohrförmigen Bauteils (9) Reihen von nach oben vorspringenden Zähnen zum Verankern der Düse (6) in einer Öffnung (7) zum Abgeben der Flüssigkeit vorgesehen sind.

3. Sprühdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , dass an der Oberseite des rohrförmigen Bauteils (9) ein Umfangsrand (16) bis über die Flüssigkeitsabgabeöffnung (7) hinaus vorspringt.

U. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3ι dadurch gekennzeichnet , dass das rohrförmige Bauteil (9) an seinem Aussenumfang ein Paar im Abstand angeordneter, sich in Umfangsrichtung erstreckender Wülste (12, 13) zum Zentrieren der Düse (6) in der Flüssigkeitsabgabeöffnung (7)

aufweist.

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ORIGINAL INSPECTED

5. Sprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , dass der obere Wulst (12) dicker als der untere Wulst (13) ist.

6. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet , dass die den Sprühstrahl erzeugende Fläche (19) des konischen Prallkörpers (20) die Rotationsfläche eines Kreisbogens mit einer Rotationsachse ist, die sich durch die Achse des Loches (18) im rohrförmigen Bauteil (9) erstreckt.

7. Sprühdüse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Radius (R) des die Prallfläche (19) erzeugenden Kreisbogens etwa zwei Drittel des Durchmessers der Basis (21) des konischen Prallkörpers (20) beträgt.

8. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet , dass die messerartige Kante (24) des Tragarms (23) sich von der Spitze (22) des Prallkörpers (20) längs der zentralen Achse der Düse (6) direkt nach oben erstreckt.

9. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekenn ze ichnet , dass das Loch (18) im rohrförmigen Bauteil (9) kreisförmigen Querschnitt aufweist und sich in Richtung auf sein unteres Ende verjüngt.

10. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , dass der Tragarm (23) im Vergleich zu seiner Länge und Breite vergleichsweise dünn ist und an beiden sich zwischen dem rohrförmigen Bauteil (9) und dem Prallkörper (20) erstreckenden Endkanten (24, 25) sich schnell zu messerartigen Kanten verjüngt.

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11. oprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sie einstückig aus Kunststoff gegossen ist.