PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE10115553C2 07.08.2003
Titel Düse zur Wasserabgabe im untertägigen Berg- und Tunnelbau
Anmelder RAG Aktiengesellschaft, 45128 Essen, DE
Erfinder Wiejack-Symann, Elmar, 46539 Dinslaken, DE;
Zwingmann, Uwe, 46569 Hünxe, DE
Vertreter Dr. Brundert & Kollegen, 47279 Duisburg
DE-Anmeldedatum 28.03.2001
DE-Aktenzeichen 10115553
Offenlegungstag 17.10.2002
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 07.08.2003
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.08.2003
IPC-Hauptklasse E21C 35/22
IPC-Nebenklasse E21F 5/00   B05B 1/02   

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Düse zur Wasserabgabe im untertägigen Berg- und Tunnelbau gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Düsen der vorgenannten Art sind im untertägigen Berg- und Tunnelbau weit verbreitet, wobei nach der jeweils vorherrschenden Aufgabenstellung im wesentlichen zwei unterschiedliche Typen solcher Düsen zur Anwendung kommen, nämlich einerseits die Punktstrahldüse - wie sie beispielsweise in der DE 197 29 053 A1 beschrieben ist - und andererseits die Kegel- oder auch Hohlkegelstrahldüse, die außerdem stromabwärts von der Austrittsöffnung ihres Düsenkörpers mit einer Manschette versehen sein kann, die zwischen ihrem Außen- und Innenraum Lufteinlaßkanäle aufweist und die Düse als Ejektordüse wirksam werden läßt, wie beispielsweise in der DE-Zeitschrift "Glückauf" 134 (1998) S. 680-684 dargestellt.

Eine Düse mit einem variablen Kegelstrahl ist darüber hinaus aus der US 1 202 051 bekannt, die jedoch nicht im untertägigen Bergbau sondern zur Besprühung von Bäumen etc. eingesetzt wird.

Die Punktstrahldüse kommt insbesondere dort zur Anwendung, wo neben der im untertägigen Berg- und Tunnelbau unbedingt erforderlichen Staubbekämpfung gleichzeitig eine lokale Wärmeabfuhr und gegebenenfalls auch eine Verdrängung von Grubengas aus lokal besonders stark erwärmten Bereichen erwünscht ist, das heißt beispielsweise an den Meißelspitzen von Walzenschrämladern, wobei die Düsen selbst an der Schrämwalze angeordnet und dort derart ausgerichtet sind, daß ihr Strahl aus Brauchwasser oder auch aus solchem, das mit geeigneten Zusatzstoffen - beispielsweise gegen bestimmte, die Korrosion der Rohrleitungen beschleunigende Bakterien - versehen ist, zielgenau und mit hoher Teilchenstromdichte, d. h. der Anzahl von Wasser- oder weiteren Molekülen oder auch üblichen Aggregaten aus solchen pro cm3 und s, auf die entsprechende Meißelspitze trifft.

Die Kegelstrahldüse wird im einfachsten Fall durch eine genügend weite und sich in Strahlrichtung trichterförmig erweiternde Austrittsöffnung des Düsenkörpers verwirklicht; die Hohlkegelstrahldüse wird beispielsweise in der Weise realisiert, daß der Ventilkörper zumindest mit seinem der Austrittsöffnung zugewandten - vorderen - Bereich paßgerecht mit einem konisch auf die Austrittsöffnung zulaufenden Ventilsitz zusammenwirkt und in seiner dem Ventilsitz gegenüberliegenden Außenseite Nuten aufweist, die als Durchgangskanäle dienen und jeweils eine durch die Längsachse des Düsenkörpers verlaufende Ebene unter einem vorgegebenen Winkel durchstoßen, so daß die von ihnen erzeugten Flüssigkeitsstrahlen die Längsachse des Düsenkörpers nicht schneiden, sondern in vorgegebenem Abstand tangential und mit jeweils gleicher Händigkeit unter Ausbildung einer Schraubenbewegung des von der Austrittssöffnung des Düsenkörpers abgehenden Strahles um dessen Längsachse an dieser vorbeiströmen. Diese Kegel- oder Hohlkegeldüsen kommen vor allem dort zum Einsatz, wo in größeren Hohlräumen mit einem Minimum an Wasser oder wässriger Lösung von Zusatzstoffen möglichst viel Staub niedergeschlagen werden soll, beispielsweise bei der Hobelgassen- oder Schildgassenbedüsung, wobei die zusätzliche Ausbildung der in Rede stehenden Düse als Ejektordüse die Staubbindung noch wesentlich verbessert, weil die durch die Lufteinlaßkanäle von dem Wasserstrahl angesaugte Luft eine Vielzahl feiner Tröpfchen im kegel- oder hohlkegelförmigen Wasserstrahl erzeugt und damit die aktive Wasseroberfläche für die Staubbindung erheblich vergrößert.

Die Punktstrahldüse weist dabei allerdings den Nachteil auf, daß sie die in der weiteren Umgebung des zugehörigen Meißels durch den nachfolgenden Ausbruch des durch die schneidende Gewinnung erzeugten Haufwerks, beispeilsweise Steinkohle oder auch Berge, erfolgende - erhebliche - Staubbildung nicht mehr unterdrücken kann. Die Kegel- oder Hohlkegelstrahldüse - mit oder ohne Ejektorausbildung - weist dagegen den Nachteil auf, daß sie zwar - bei hinreichender Reichweite - eine große Fläche und damit auch ein erhebliches Volumen bedüsen kann, daß ihr Strahl aber sehr schnell an Teilchenstromdichte und parallel dazu an Geschwindigkeit verliert und in Bereichen hoher Wettergeschwindigkeit - beispielsweise in Hobel- oder Schildgassen - bereits nach kurzer Weglänge von seiner vorgesehenen Strahlrichtung abgelenkt und dadurch unwirksam wird. So ist es bei den üblichen Wettergeschwindigkeiten in einer Hobelgasse nahezu unmöglich, mit den Wasserdüsen, die normalerweise an der versatzseitig auf dem Kettenkratzförderer angeordneten Bracke installiert und auf die Kohlenfront ausgerichtet sind, einen Wasserstrahl zu erzeugen, der die Kohlenfront und insbesondere den jeweiligen Bereich der Meißelschneiden des Kohlenhobels auch nur annäherungsweise erreicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Düse zur Wasserabgabe im untertägigen Berg- und Tunnelbau zur Verfügung zu stellen, deren Konstruktion sowohl die zielgerichtete Bedüsung eines vorgegebenen punktförmigen Bereiches mit hoher Teilchenstromdichte als auch die Bedüsung eines größeren Bereiches um den vorgegebenen punktförmigen Bereich mit gegebenenfalls niedrigerer, aber ausreichender Teilchenstromdichte gestattet.

Die Erfindung löst diese Aufgabe mit Hilfe der Gesamtheit der Merkmale des Patentanspruchs 1.

Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Ventilkörper mindestens einen parallel zur Längsachse des Düsenkörpers und in deren Nachbarschaft verlaufenden Durchgangskanal und mindestens ein weiteres Führungselement für Wasser oder wässrige Lösungen zwischen dem der Zuflußöffnung zugewandten Innenraum und der Austrittsöffnung aufweist, dessen Flüssigkeitsstrahl im Bereich der Austrittsöffnung unter einem spitzen Winkel α derart auf denjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle auftrifft, daß der von der Austrittsöffnung abgehende Strahl bei vorgegebener Aufweitung drei konzentrische Strahlbereiche aufweist, wobei der zentrale und der äußere Strahlbereich jeweils eine höhere Teilchenstromdichte aufweist als der zwischen diesen Bereichen vorhandene, weil eine solche Düse gestattet, zunächst mittels des oder mehrerer paralleler Durchgangskanäle im Ventilkörper im Bereich der Längsachse des Düsenkörpers einen zentralen Strahlbereich mit hoher Teilchenstromdichte zu erzeugen, dessen Eigenschaften denjenigen eines mit einer Punktstrahldüse erzeugten Strahles entsprechen, gleichzeitig aber mit mindestens einem weiteren Flüssigkeitsstrahl, der von einem in einem von der Längsachse des Düsenkörpers weiter entfernten Bereich des Ventilkörpers angeordneten Führungselement für Wasser oder wässrige Lösungen erzeugt wird und im Bereich der Austrittsöffnung unter einem vorgegebenen spitzen Winkel α auf den aus dem Durchgangskanal/den Durchgangskanälen ausgetretenen Flüssigkeitsstrahl auftrifft, letzteren in der Weise stört, daß ein Teil von diesem seitlich zu einem ebenfalls mit hoher Teilchenstromdichte abgehenden kegelmantelartigen Strahlbereich um den zentralen Strahlbereich abgelenkt und zwischen den beiden vorgenannten Strahlbereichen ein weiterer kegelartiger Strahlbereich mit niedrigerer Teilchenstromdichte erzeugt wird. Dabei sind die Übergänge zwischen den vorgenannten Strahlbereichen selbstverständlich stetig. Eine solche Strahlcharakteristik ermöglicht jedoch sowohl eine gezielte Bedüsung wärmeerzeugender Maschinenteile mit gleichzeitiger Staubbekämpfung in deren weiterer Umgebung als auch die effektive Staubbekämpfung in Bereichen mit hoher seitlich zum Wasserstrahl einfallender Wettergeschwindigkeit.

Bei einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse ist es als vorteilhaft anzusehen, wenn das Führungselement eine schräg zur Längsachse des Düsenkörpers durch den Ventilkörper verlaufende Bohrung ist, da dies eine besonders einfach herzustellende und daher kostengünstige Gestaltung sowie eine einfache Handhabung der Düse zuläßt. Entsprechende Vorteile liefert auch eine Ausführungsform der vorliegenden Düse, bei der der Ventilkörper zumindest im Bereich des Ventilsitzes eine konische Verjüngung in Richtung auf die Austrittsöffnung aufweist und das Führungselement eine Nut in der Außenseite des Ventilkörpers ist. Selbstverständlich läßt sich die vorgenannte Strahlcharakteristik auch mit Düsen erreichen, bei denen der Ventilkörper mit in den Bereich der Austrittsöffnung ragenden rohrartigen Verlängerungen mit geeigneter Profilierung versehen ist, doch sind dabei die vorgenannten Vorteile nur in sehr beschränktem Umfang aufrecht zu erhalten - insbesondere dann, wenn berücksichtigt wird, daß die Dimensionen der in Rede stehenden Düsen in der Größenordnung von 2-3 cm liegen.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Düse ist auch dann gegeben, wenn die Längsachse des Flüssigkeitsstrahles jedes Führungselements die Längsachse desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle schneidet, da dies eine einfache Ausrichtung der Führungselemente auf den aus dem Durchgangskanal/den Durchgangskanälen austretenden Flüssigkeitsstrahl gestattet.

Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Düse erweist es sich dagegen als vorteilhaft, daß die Längsachse des Flüssigkeitsstrahles jedes Führungselements in vorgebenem Abstand derart an der Längsachse desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle vorbeiführt, daß der Flüssigkeitsstrahl jedes Führungselements nur in den Randbereich desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle eindringt, wobei die Flüssigkeitsstrahlen aller Führungselemente gegenüber der Längsachse des Flüssigkeitsstrahls des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle die gleiche Händigkeit aufweisen, weil mit einer solchen Anordnung dem aus dem Durchgangskanal/den Durchgangskanälen austretendem Flüssigkeitsstrahl zumindest in seinem äußeren Randbereich im Bereich der Austrittsöffnung zusätzlich ein Drehimpuls aufgezwungen wird, der zu einer Schraubenbewegung der betroffenen Wassermoleküle um den zentralen Strahlbereich führt und die Ausbildung der oben beschriebenen Strahlcharakteristik erheblich erleichtert. Dasselbe gilt auch für eine Weiterbildung der in Rede stehenden Düse, bei der der Ventilkörper mindestens einen Satz gleichartiger Führungselemente von jeweils mehr als zwei dieser Führungselemente aufweist.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse ist auch dann gegeben, wenn der der Austrittsöffnung benachbarte Bereich des Düsenkörpers als um dessen Längsachse verlaufender Sechskant ausgebildet ist, weil dies die Handhabbarkeit der Düse bei Wartung und/oder Reparatur der Düse selbst oder des sie tragenden Maschinenelements erheblich verbessert, was im rauhen Untertagebetrieb auch aus Sicherheitsgründen von wesentlicher Bedeutung ist.

Als vorteilhafte Weiterbildung der vorliegenden Düse ist weiterhin eine solche anzusehen, bei der der von der Austrittsöffnung abgehende Strahl zunächst von einer dem Düsenkörper ortsfest zugeordneten Manschette umgeben ist, da damit in jedem Fall eine zusätzliche Strahlbegrenzung erzielt und ein Verlust von seitlich absprühendem und für die gezielte Staubbekämpfung verloren gehendem Wasser verhindert wird. Dabei erweist es sich - insbesondere aus Handhabungsgründen - außerdem als vorteilhaft, wenn die Manschette entweder einstückig oder kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem Düsenkörper oder auch kraftschlüssig oder formschlüssig mit dem die Zuflußöffnung umgebenden Bereich des Maschinenelements verbunden ist, da in allen diesen Fällen der Zugang zur Düse oder deren Auswechslung auf einfache Weise sichergestellt wird.

Als vorteilhaft ist auch eine Weiterbildung der in Rede stehenden Düse anzusehen, bei der die Manschette als Hohlzylinder mit vorgegebener Abschlußkante an seinem stromabwärts gerichteten Ende oder bei der die Manschette als sich stromabwärts aufweitender Trichter ausgebildet ist, da beide Formen der Manschette einfach herstellbar sind und dem Zweck der Strahlbegrenzung in weiten Bereichen jeder Anforderung anpaßbar sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Düse ergibt sich auch dann, wenn die Manschette zwischen ihrem Außen- und ihrem Innenraum angeordnete Lufteinlaßkanäle aufweist, da dies gestattet, die Düse nach Art einer Wasserstrahlpumpe (Ejektordüse) zu betreiben und durch die angesaugte Luft eine besonders feine Tröpfchenbildung im abgehenden Strahl von Wasser oder wässriger Lösung zu verursachen, womit die aktive Oberfläche der Flüssigkeit für die Staubbindung erheblich vergrößert wird.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Düse ist in der Zeichnung dargestellt.

Es zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch die schematische Darstellung des - vorderen - Auslaßbereichs einer erfindungsgemäßen Düse und des Profils der Teilchenstromdichte im erzeugten Strahl.

Die einzige Fig. 1 zeigt einen Schnitt durch die schematische Darstellung des - vorderen - Auslaßbereichs einer erfindungsgemäßen Düse und des Profils der Teilchenstromdichte im erzeugten Strahl. Dabei ist die Düse 1 mit ihrem hier nicht dargestellten Einlaßbereich flüssigkeitsdicht mit einer Zuflußöffnung für Wasser oder wässrige Lösungen verbunden, die sich in einem hier nur angedeuteten einschlägigen Maschinenelement 2, beispielsweise einer Schrämwalze, befindet. Die Düse 1 enthält innerhalb ihres - vorzugsweise hohlzylinderartigen - Düsenkörpers 3 einen in bekannter Art der Selbstreinigung dienenden Ventilkörper 4, der bei Beaufschlagung der Düse 1 mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit aus einer Ruhelage, die im vorliegenden - aber nicht zwangsläufigen - Fall durch eine im Einlaßbereich ortsfest verankerte Federanordnung 5 festgelegt wird und in der er von allen Seiten zugänglich ist, gegen die Kraft dieser Federanordnung 5 in einen Ventilsitz 6 gedrückt wird, der sich in der Umgebung der Austrittsöffnung 7 des Düsenkörpers 3 um diese erstreckt und im vorliegenden - aber nicht zwangsläufigen - Fall als konisch auf die Austrittsöffnung 7 zulaufende Verjüngung 8 der Innenwand 9 des Düsenkörpers 3 darstellt.

Der Ventilkörper 4 weist im dargestellten - aber ebenfalls nicht zwangsläufigen - Fall einen rotationssymmetrisch um seine mit der Längsachse 10 des Düsenkörpers 3 zusammenfallende Längsachse 11 angeordneten Durchgangskanal 12 auf, der im allgemeinen Fall auch durch mehrere parallele Durchgangskanäle geringeren Durchmessers verwirklicht werden kann und im druckbeaufschlagten Zustand der Düse 1 eine direkte Verbindung zwischen dem der Zuflußöffnung zugewandten Innenraum 13 des Düsenkörpers 3 und dessen Austrittsöffnung 7 herstellt. Darüber hinaus weist der Ventilkörper 4 zwei Sätze unterschiedlicher Führungselemente für Wasser oder wässrige Lösungen in Form von Bohrungen 14 und Nuten 15 auf, wobei erstere die Flüssigkeit unmittelbar von dem Innenraum 13 durch den Ventilkörper 4 hindurch zur Austrittsöffnung 7 leiten und die anderen in der dem Ventilsitz 6 gegenüberliegenden konischen Oberfläche 16 des Ventilkörpers 4 angeordnet sind und die Flüssigkeit ebenfalls direkt von dem Innenraum 13 zur Austrittsöffnung 7 führen. Die Darstellung von zwei unterschiedlichen Sätzen von Führungselementen 14, 15 in einer Zeichnung ist hier allerdings in erster Linie aus Gründen einer komprimierten Offenbarung möglicher Varianten der erfindungsgemäßen Düse 1 gewählt worden, da in der Praxis die Verwendung einer der Möglichkeiten den jeweiligen Anforderungen genügen wird. Auf weitere Möglichkeiten der Gestaltung von Führungselementen der in Rede stehenden Art, beispielsweise in Form von rohrartigen Verlängerungen des Ventilkörpers 4 mit geeigneter Profilierung, die in den Bereich der Austrittsöffnung 7 ragen, wurde bereits weiter oben eingegangen. Sie sollen daher bei der grafischen Darstellung unberücksichtigt bleiben.

Die Führungselemente 14, 15 sind so ausgerichtet, daß die von ihnen erzeugten Flüssigkeitsstrahlen 17, 18 im Bereich der Austrittsöffnung 7 unter einem vorgegebenen spitzen Winkel α auf den ebenfalls dort ankommenden Strahl 19 aus dem Durchgangskanal 12 auftreffen, wobei hier - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - vorausgesetzt sein soll, daß sich die Längsachse 20 des Strahles 19 aus dem Durchgangskanal 12 und die Längsachsen 21, 22 der Flüssigkeitsstrahlen 17, 18 aus den Führungselementen 14, 15 nicht schneiden, sondern die von der rechten Seite der vorliegenden Abbildung auf die Längsachse 20 zulaufenden Längsachsen 21, 22 in einem Abstand in der Größenordnung des Radius des Strahles 19 unterhalb der Bildebene an der Längsachse 20 vorbeiführen, die von der linken Seite der Abbildung auf die Längsachse 20 zulaufenden Längsachsen 21, 22 dagegen in gleichem Abstand oberhalb der Bildebene, so daß zumindest der äußere Bereich des Strahles 19 einen zusätzlichen Drehimpuls um seine Längsachse 20 erhält. Der daraufhin von der Austrittsöffnung 7 abgehende Strahl 23 mit dem im weiteren noch im Detail erläuterten und seine Strahlcharakteristik bedingenden Profil der Teilchenstromdichte führt dann zumindest in seinem äußeren Bereich eine Schraubenbewegung um die Längsachse 20 aus, was die Erzeugung der gewünschten Strahlcharakteristik jedenfalls dann erleichtert, wenn jeweils nur wenige Bohrungen 14 und/oder Nuten 15 vorhanden sind. Andernfalls kommt selbstverständlich auch ein Schneiden aller Strahllängsachsen in Betracht.

Im dargestellten Fall konnte aus zeichnerischen Gründen allerdings nur entweder ein gleicher Auftreffbereich für die Flüssigkeitsstrahlen 17, 18 auf den Strahl 19 oder ein gleicher Winkel α für beide Strahlen 17, 18 ausgewählt werden. Da ein gleicher Auftreffbereich aus Gründen der Anschaulichkeit vorgezogen wurde, mußte zwangsläufig ein zweiter Winkel α1 eingeführt werden. Wenn in der Praxis jedoch nur eine der Möglichkeiten der Führungselemente 14, 15 zur Anwendung kommt, entfällt diese Schwierigkeit von selbst.

Der von der Austrittsöffnung 7 abgehende Strahl 23 ist im vorliegenden - aber ebenfalls nicht zwangsläufigen Fall - zunächst von einer Manschette 24 umgeben, die dem Düsenkörper 3 ortsfest zugeordnet ist, indem sie entweder mit dessen der Austrittsöffnung 7 benachbarten Außenbereich einstückig, kraftschlüssig oder formschlüssig verbunden und gemeinsam mit diesem am Ort einer Zuflußöffnung in das einschlägige Maschinenelement 2 ein- und ausschraubbar ist, oder nach dem Einsetzen oder vor dem Auswechseln einer Düse 1 auf deren, die Austrittsöffnung 7 umgebenden Bereich, der üblicherweise - aber ebenfalls nicht zwangsläufig - als Sechskant 25 für den Eingriff eines Schraubenschlüssels bekannter Art ausgebildet ist, aufschiebbar und dann kraft- oder formschlüssig mit dem Maschinenelement 2 verbindbar bzw. in umgekehrter Reihenfolge abziehbar ist. Die diversen Möglichkeiten derartiger Verbindungen sind dem Fachmann bekannt und sollen daher hier nicht im Detail erläutert werden. Im vorliegenden Fall ist - ohne Beschränkung der Allgemeinheit - schon aus Gründen einer einfachen zeichnerischen Darstellung angenommen, daß die Manschette 24 einstückig mit dem der Austrittsöffnung 7 benachbarten Bereich des Düsenkörpers 3 - speziell mit dem Sechskant 25 - verbunden ist.

Die Manschette 24 ist dann im vorliegenden Fall in ihrem dem Düsenkörper unmittelbar benachbarten Bereich ebenfalls sowohl mit einem Innensechskant 26 als auch mit einem Außensechskant 27 versehen. Letzteres, um jetzt hier einen Schraubenschlüssel bekannter Art ansetzen zu können. Für den übrigen Teil der Manschette 24 ist hier - ebenfalls ohne Beschränkung der Allgemeinheit - angenommen, daß sie dort als Hohlzylinder 28 mit einer vorgegebenen Abschlußkante 29 ausgebildet ist, wobei letztere in jedem Fall als Strahlbegrenzung dient. Selbstverständlich ist auch jede andere zweckentsprechende Gestaltung der Manschette 24 durchführbar, beispielsweise als ein sich stromabwärts aufweitender Trichter - mit oder ohne Innen- 26 und/oder Außensechskant 27 in seinem Fußbereich.

Oberhalb des Bereichs der Austrittsöffnung 7 weist die vorliegende Manschette 24 - allerdings ebenfalls nicht zwangsläufig - Lufteinlaßkanäle 30 auf, die derart dimensioniert sind, daß der abgehende Strahl 23 durch diese Lufteinlaßkanäle 30 Luft nach Art einer Wasserstrahlpumpe ansaugt und die Düse 1 damit als Ejektordüse wirksam werden läßt. Dies führt insbesondere dazu, daß der abgehende Strahl 23 eine Zerlegung in eine Vielzahl feiner Tröpfchen erfährt, womit die aktive Oberfläche des Wassers oder der wässrigen Lösung für die Staubbindung wesentlich erhöht und die Staubbindung selbst deutlich verbessert wird. Bereits innerhalb der Manschette 24 bildet sich - unabhängig davon, ob Lufteinlaßkanäle 30 vorhanden sind oder nicht - eine Strahlcharakteristik des abgehenden Strahles 23 aus, die in der vorliegenden Zeichnung durch Pfeile 31 symbolisiert wird, deren Länge die jeweilige Teilchenstromdichte in den verschiedenen durch die erfindungsgemäße Düse 1 erzeugten Strahlbereichen darstellt. Demzufolge erzeugt diese Düse 1 zunächst einen zentralen Strahlbereich mit hoher Teilchenstromdichte, der im wesentlichen die Eigenschaften eines von einer Punktstrahldüse erzeugten Strahles und nur eine geringe Aufweitung aufweist. Dieser zentrale Strahlbereich ist rotationssymmetrisch von einem ringförmigen Strahlbereich niedrigerer Teilchenstromdichte und größerer Aufweitung eingeschlossen, der seinerseits von einem ebenfalls ringförmigen Strahlbereich höherer Teilchenstromdichte und in sich geringerer Aufweitung rotationssymmetrisch umgeben ist. Dabei sind die Übergänge zwischen den einzelnen Strahlbereichen selbstverständlich stetig. Bezugszeichen 1 Düse

2 Maschinenelement

3 Düsenkörper

4 Ventilkörper

5 Federanordnung

6 Ventilsitz

7 Austrittsöffnung

8 Verjüngung

9 Innenwand des Düsenkörpers

10 Längsachse des Düsenkörpers

11 Längsachse des Ventilkörpers

12 Durchgangskanal

13 Innenraum des Düsenkörpers

14 Bohrungen

15 Nuten

16 konische Oberfläche des Ventilkörpers

17 Flüssigkeitsstrahlen aus den Bohrungen

18 Flüssigkeitsstrahlen aus den Nuten

19 Strahl aus dem Durchgangskanal

20 Längsachse des Strahles 19

21 Längsachsen der Flüssigkeitsstrahlen 17

22 Längsachsen der Flüssigkeitsstrahlen 18

23 abgehender Strahl

24 Manschette

25 Sechskant

26 Innensechskant

27 Außensechskant

28 Hohlzylinder

29 Abschlußkante

30 Lufteinlaßkanäle

31 Pfeile

α Winkel zwischen den Flüssigkeitsstrahlen 18 und 19

a1 Winkel zwischen den Flüssigkeitsstrahlen 17 und 19


Anspruch[de]
  1. 1. Düse zur Wasserabgabe im untertägigen Berg- und Tunnelbau mit einem hohlzylinderartigen Düsenkörper, der mit seinem einen Ende an eine Zuflußöffnung für Wasser oder wässrige Lösungen geeigneter Zusatzstoffe in einschlägigen Maschinenelementen ankoppelbar ist, dessen anderes Ende eine Austrittsöffnung für den zu erzeugenden Flüssigkeitsstrahl aufweist und der in seinem Innenraum mit einer Selbstreinigungsvorrichtung versehen ist, die aus einem im Betriebszustand mittels des Flüssigkeitsdruckes gegen eine Federkraft an einen die Austrittsöffnung umgebenden Ventilsitz anlegbaren Ventilkörper besteht, der mindestens einen Durchgangskanal zur Verbindung des der Zuflußöffnung zugewandten Innenraums des Düsenkörpers mit der Austrittsöffnung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (4) mindestens einen parallel zur Längsachse (10) des Düsenkörpers (3) und in deren Nachbarschaft verlaufenden Durchgangskanal (12) und mindestens ein weiteres Führungselement (14, 15) für Wasser oder wässrige Lösungen zwischen dem der Zuflußöffnung zugewandten Innenraum (13) und der Austrittsöffnung (7) aufweist, dessen Flüssigkeitsstrahl (17, 18) im Bereich der Austrittsöffnung (7) unter einem spitzen Winkel (α, α1) derart auf denjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle (12) auftrifft, daß der von der Austrittsöffnung (7) abgehende Strahl (23) bei vorgegebener Aufweitung drei konzentrische Strahlbereiche aufweist, wobei der zentrale und der äußere Strahlbereich jeweils eine höhere Teilchenstromdichte aufweisen als der zwischen diesen Bereichen vohandene.
  2. 2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungselement eine schräg zur Längsachse (10) des Düsenkörpers (3) durch den Ventilkörper (4) verlaufende Bohrung (14) ist.
  3. 3. Düse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (4) zumindest im Bereich des Ventilsitzes (6) eine konische Verjüngung (8) in Richtung auf die Austrittsöffnung (7) aufweist und das Führungselement eine Nut (15) in der Außenseite (16) des Ventilkörpers (4) ist.
  4. 4. Düse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (20, 21) des Flüssigkeitsstrahles (17, 18) jedes Führungselements (14, 15) die Längsachse (20) desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle (12) schneidet.
  5. 5. Düse nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Längsachse (20, 21) des Flüssigkeitsstrahles (17, 18) jedes Führungselements (14, 15) in vorgegebenem Abstand derart an der Längsachse (20) desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle (12) vorbeiführt, daß der Flüssigkeitsstrahl (17, 18) jedes Führungselements (14, 15) nur in den Randbereich desjenigen des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle (12) eindringt, wobei die Flüssigkeitsstrahlen (17, 18) aller Führungselemente (14, 15) gegenüber der Längsachse (20) des Flüssigkeitsstrahls (19) des Durchgangskanals/der Durchgangskanäle (12) die gleiche Händigkeit aufweisen.
  6. 6. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (4) mindestens einen Satz gleichartiger Führungselemente (14, 15) von jeweils mehr als zwei dieser Führungselemente (14, 15) aufweist.
  7. 7. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der der Austrittsöffnung (7) benachbarte Bereich des Düsenkörpers (3) als um dessen Längsachse (10) verlaufender Sechskant (25) ausgebildet ist.
  8. 8. Düse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der von der Austrittsöffnung (7) abgehende Strahl (23) zunächst von einer dem Düsenkörper (3) ortsfest zugeordneten Manschette (24) umgeben ist.
  9. 9. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) einstückig mit dem Düsenkörper (3) verbunden ist.
  10. 10. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) kraftschlüssig mit dem Düsenkörper (3) verbunden ist.
  11. 11. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) formschlüssig mit dem Düsenkörper (3) verbunden ist.
  12. 12. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) kraftschlüssig mit dem die Zuflußöffnung umgebenden Bereich des Maschinenelements (2) verbunden ist.
  13. 13. Düse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) formschlüssig mit dem die Zuflußöffnung umgebenden Bereich des Maschinenelements (2) verbunden ist.
  14. 14. Düse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) als Hohlzylinder (28) mit vorgegebener Abschlußkante (29) an seinem stromabwärts gerichteten Ende ausgebildet ist.
  15. 15. Düse nach einem der Ansprüche 8 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) als sich stromabwärts aufweitender Trichter ausgebildet ist.
  16. 16. Düse nach einem der Ansprüche 8 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (24) zwischen ihrem Außen- und ihrem Innenraum angeordnete Lufteinlaßkanäle (30) aufweist.






IPC
A Täglicher Lebensbedarf
B Arbeitsverfahren; Transportieren
C Chemie; Hüttenwesen
D Textilien; Papier
E Bauwesen; Erdbohren; Bergbau
F Maschinenbau; Beleuchtung; Heizung; Waffen; Sprengen
G Physik
H Elektrotechnik

Anmelder
Datum

Patentrecherche

Patent Zeichnungen (PDF)

Copyright © 2008 Patent-De Alle Rechte vorbehalten. eMail: info@patent-de.com