DE2005972C3

DE2005972C3 - Zerstäuberkopf

Info

Publication number: DE2005972C3
Application number: DE19702005972
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. Dr. 6702 Bad Dürkheim Hess; Konrad Dipl.-Ing. 6700 Ludwigshafen Schiller
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1970-02-10
Filing date: 1970-02-10
Publication date: 1982-06-16
Also published as: DE2005972B2; DE2005972A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuberkopf nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein Zerstäuberkopf der vorstehend genannten Art ist aus der DE-PS 4 66 932 bekannt. Bei einer Düseneinrichtung für Farbzerstäuber bewirkt der abgezweigte Teilstrom bereits eine erste Zerstäubung des Mediums.

Für die Zerstäubung von Stoffen, z. B. bei Trocknungs-, Kühl- und Reaktionsvorgängen sind verschiedene Vorrichtungen bekannt, die in ihrem Anwendungsbereich gewissen Beschränkungen unterliegen. Vielfach werden sogenannte Druckzerstäubungsdüsen, z. B. der aus der DE-PS 4 66 932 bekannten Art, verwendet, bei denen die Zerstäubung des Mediums durch Umsetzung von Druck in Geschwindigkeit erfolgt. Sie haben den Nachteil, daß sie bei feststoffhaltigen Flüssigkeiten leicht zum Verstopfen neigen und praktisch nur für relativ dünnflüssige Medien bis etwa 500 cP geeignet sind. Bei Stoffen höherer Viskosität oder Pasten macht der notwendige Energieaufwand Drücke erforderlich, die nur schwer durch Fördervorrichtungen zu beherrschen sind.

Relativ große Energien kann man schon bei niedrigen Drücken bei den ebenfalls viel verwendeten Zweistoffdüsen aufbringen, wobei ein Gas als Energieträger für die Zerstäubung benutzt wird. Die Produktmündung der Düse kann dabei relativ groß gehalten werden, so daß die Verstopfungsgefahr herabgesetzt wird. Außerdem können bei dem niedrigen Druck zähere Medien, wie Suspensionen und Pasten leichter gefördert werden. Gegenüber der Druckdüse liefert die herkömmliche Zweistoffdüse feinere Tröpfchen, aber ein breiteres Spektrum. Der Grund dafür ist folgender:

Der zentral aus der Düse kommende Flüssigkeitsstrahl wird in seinen Randzonen durch den unmittelbaren Kontakt mit dem Zerstäubungsgas zu feinen Tropfen zerteilt, während die zentralen Bereiche des s Flüssigkeitsstrahls fernab des Gases liegen und somit zu relativ groben Tropfen zerfallen. Aus dem gleichen Grund sind die maximalen Kapazitäten solcher Zweistoifdüsen auf etwa 200 bis 300 l/h beschränkt, da sonst die Zerstäubung zu schlecht wird und der Energieaufwand unzulässig hohe Werte annimmt

Die geringste Verstopfungsanfälligkeit zeigen die bekannten Zerstäuberscheiben, bei weichen das Produkt praktisch drucklos zugeführt werden kann. Die Umfangsgeschwindigkeiten der Scheiben sind jedoch

ι.: aus Festigkeitsgründen beschränkt und bleiben erheblich hinter den erreichbaren Gasgeschwindigkeiten der Zweistoffdüsen zurück, so daß vielfach Produkte, deren Zähigkeitswerte in normalen Zweistoffdüsen noch tragbar sind, nicht mehr verarbeitet werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Zerstäuberkopf zur Zerstäubung von Flüssigkeiten, Suspensionen oder Pasten vorzuschlagen, der eine gleichmäßig feine Zerstäubung des jeweiligen Mediums bewirkt, keine Verstopfungsempfindlichkeit der verwendeten Düse aufweist und große Durchsätze des Zerstäubungsmediums gewährleistet.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Kennzeichens des Anspruchs 1 gelöst Weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Zerstäuberkopfes sind Gegenstand der Unteransprüche.

Der Teilstrom des Zerstäubungshiifsstroms beträgt bis 80% des Gesamtstromes des Zerstäubungshilfsmediums. Das Verhältnis der Innenfläche des schlauchförmigen Strömungsprofils des zu zerstäubenden Mediums zu der Eintrittsfläche des Teilstromes des Zerstäubungshilfsmediums in die das zu zerstäubende Medium führende Düse beträgt 10:1 bis 0,5 :1, vorzugsweise von 5 :1 bis 1 :1. Das auf die Außenseite des Mediums einwirkende Zerstäubungshilfsmedium weist am Düsenaustritt einen ringförmigen Querschnitt auf, dessen Breite 0,2 mm bis 5 mm, vorzugsweise 0,5 mm bis 3 mm, beträgt. Das zu zerstäubende schlauchförmige Strömungsprofil hat einen Durchmesser von 2 mm bis 200 mm, vorzugsweise 5 mm bis 50 mm.

Durch den drallerzeugenden Teilstrom des Zerstäubungshilfsmediums wird dem zu zerstäubenden Medium eine Geschwindigkeit von 5 m/s bis 200 m/s, vorzugsweise 20 m/s bis 100 m/s erteilt. Der Arbeitsdruck des Zerstäubungshilfsmediums beträgt dabei 0,1 atü bis 20

so atü, vorzugsweise 1 atü bis 5 atü.

Das zu zerstäubende Medium kann entweder durch das Zerstäubungshilfsmedium angesaugt werden oder unter einem Druck von 0,1 atü bis 2 atü stehen.
Die Menge des Zerstäubungshilfsmediums beträgt je nach Viskosität des zu zerstäubenden Mediums und der gewünschten Tropfenfeinheit 0,1 kg bis 2 kg, vorzugsweise 0,3 kg bis 1 kg, je kg zu zerstäubendem Medium.

Der besondere Vorteil der Verstopfungsunempfindlichkeit der erfindungsgemäßen Düsenkonstruktion ergibt sich daraus, daß einerseits der Durchmesser der Düse für das Zerstäubungsmedium so groß gewählt werden kann, daß keine Verstopfung auftritt, während andererseits trotz des für eine feine Zerstäubung bei üblichen Düsen zu großen Durchmessers eine gute Zerstäubung erreicht wird, weil der Kern des Hohlraums der Düse durch das Zerstäubungshilfsmedium ausgefüllt ist.
Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbei-

spiel der Erfindung, es zeigt

F i g, 1 einen erfindungsgemäßen Zerstäuberkopf im Längsschnitt für große Düsenkapazitäten und

F i g. 2 einen solchen für kleine Düsenkapazitäten.

Gemäß F i g. 1 ist eine das zu zerstäubende Medium führende Düse t vorgesehen, welche konzentrisch von einer das Zerstäubungshilfsmedium führenden Düse 2 umgeben ist Die innere Düse 1 ist mit einem Zentriqrteil 3 versehen, drvs sich mit seiner Umfangsfläche 4 gegen die Innenfläche 5 der Düse 2 anlegt Das Zentrierteil 3 enthält Durchgangskanäle 6, die in Umfangsrichtung untei einem Winkel bis 80°, vorzugsweise 10° bis 45°, entgegen dem Drall des zu zerstäubenden Mediums geneigt sind. Die Wand der inneren Düse 1 ist mit Kanälen 7 versehen, die zur Strömungsrichtung schräg tangential verlaufen. Es können zusätzliche tangentiale Kanäle angeordnet werden, die in Strömungsrichtung nach den vorstehend genannten Kanälen in einer Radialebene liegen, so daß sie den inneren Raum der Zerstäuberdüse 1 mit einem das Zerstäubungshilfsmediurn führenden Ringraum 8 und mit einer Zuführung 9 verbinden. Als Zuführung 9 kann beispielsweise eine Rohrleitung Verwendung finden, welche an einem den Zwischenraum 8 umgebenden Gehäuseteil 10 befestigt ist Das Gehäuseteil 10 ist zwischen der Düse 2 und einem weiteren an der der Düsenmündung oder inneren Düse 1 abgekehrten Seite vorgesehenen Gehäuseteil 10' angeordnet Die Verbindung der Düse 1 mit der Düse 2 erfolgt mittels Schrauben 11. Das fest mit der inneren Düse 1 verbundene Gehäuseteil 10' enthält einen Bund 12, welcher mit Bohrungen 13 versehen ist, die zur Aufnahme der Schrauben 11 dienen. Die Schraubenverbindung der Schrauben 11 erfolgt über in der Düse 2 vorgesehene Gegengewinde 14. Durch Distanzringe 15 ist es möglich, die Düsen 1 und 2 in Äxialrichwng verstellbar anzuordnen.
Gemäß F i g. 2 besteht das Gehäuse 10,10' aus einem gemeinsamen Teil, auf welches die beiden Düsen 1 und 2 getrennt voneinander aufgeschraubt sind. Das zu zerstäubende Medium gelangt hierbei durch einen in dem Gehäuse 10, 10' verlaufenden Kanal 16 in den Innenraum der Düse 1. Die Zuführung 9 des Zerstäubungshilfsmediums erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel über einen weiteren in dem Gehäuse 10, 10' vorgesehenen Kanal.
Die Zerstäubung geht folgendermaßen vor sich:
Das zu zerstäubende Medium gelangt zunächst in die Düse 1. Gleichzeitig wird der Düse 2 das Zerstäubungshilfsmedium zugeführt Durch die Kanäle 7 in der Düse 1 wird ein Teilstrom des Zerstäubungshilfsmediums in das Innere der Düse 1 geleitet Das zu zerstäubende Produkt wird beim Eintreten des Teilstroms in das Innere der Düse 1 in Drehung versetzt wodurch das zu zerstäubende Medium ein schlauchföririgcs Strömungsprofil annimmt Der Teilstrom des Zerstäubungshilfsmediums nimmt somit den Innenraum des schlauchförmigen Strömungsprofils ein, während der Reststrom des Zerstäubungshilfsmediums von außen auf das zu zerstäubende Medium beim Austreten aus der Düse 1 auftrifft Dadurch, daß das zu zerstäubende Medium beim Austreten aus der Düse 1 bei gleichzeitiger Drehung des Strömungsprofils innen und außen von je einem Teilstrom des Zerstäubungshilfsmediums getroffen wird, wird eine gleichmäßige und feine Zerstäubung erreicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Zerstäuberkopf zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, Suspensionen oder Pasten, mit zwei konzentrisch ineinanderliegenden Düsen (1 und 2), von denen die innere Düse (1) das zu zerstäubende Medium und einen über tangential zur Düse (1) angeordnete Kanäle zugeführten Teilstrom eines Zerstäubungshilfsmediums und die äußere Düse (2) das Zerstäubungshilfsmedium in einer seinem Teilstrom entgegengesetzten Richtung spiralförmig führt, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilstrom über zur Strömungsrichtung schräg verlaufende tangentiale Kanäle (7) in der Wand der inneren Düse (1) dem Innenraum dieser Düse (1) aus einem zwischen beiden Düsen (1 und 2) liegenden Ringraum (8) zugeführt wird, während das Zerstäubungshilfsmedium mehrere in einem die Düsen (1 und 2) gegenseitig zentrierenden Teil (3) vorgesehene Durchgangskanäle (6) durchströmt, die unter einem Winkel bis 80°, vorzugsweise 10" bis 45°, in Umfangsrichtung geneigt sind.

2. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung nach den in der Wand der inneren Düse (1) angeordneten Kanälen (7) zusätzliche in einer Radialebene liegende tangentiale Kanäle vorgesehen sind.

3. Zerstäuberkopf nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Düsen (1 und 2) in Axialrichtcg mittels Distanzscheiben (15) einstellbar angeordnet sind.