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WO2010009804A1 - Spray nozzle for agglomerating particles - Google Patents

Spray nozzle for agglomerating particles Download PDF

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WO2010009804A1
WO2010009804A1 PCT/EP2009/004838 EP2009004838W WO2010009804A1 WO 2010009804 A1 WO2010009804 A1 WO 2010009804A1 EP 2009004838 W EP2009004838 W EP 2009004838W WO 2010009804 A1 WO2010009804 A1 WO 2010009804A1
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WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
spray nozzle
water
arrangement according
spray
tubes
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2009/004838
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Michael Kaden
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Individual
Original Assignee
Individual
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from DE202008009782U external-priority patent/DE202008009782U1/en
Priority claimed from DE200810034058 external-priority patent/DE102008034058A1/en
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of WO2010009804A1 publication Critical patent/WO2010009804A1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D47/00—Separating dispersed particles from gases, air or vapours by liquid as separating agent
    • B01D47/06—Spray cleaning
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B15/00—Details of spraying plant or spraying apparatus not otherwise provided for; Accessories
    • B05B15/50—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter
    • B05B15/58—Arrangements for cleaning; Arrangements for preventing deposits, drying-out or blockage; Arrangements for detecting improper discharge caused by the presence of foreign matter preventing deposits, drying-out or blockage by recirculating the fluid to be sprayed from upstream of the discharge opening back to the supplying means
    • 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
    • B05B1/3426—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 the channels emerging in the swirl chamber perpendicularly to the outlet axis

Definitions

  • the invention relates to a spray nozzle for the agglomeration of particles.
  • Spray nozzles of the type in question are used in various industrial applications, which are generally formed by a supply of liquid with a spray nozzle drops. In most cases, water drops are produced with such spray nozzles.
  • An essential field of application here is the agglomeration of solid particles, in particular dusts and the like.
  • dusts are produced in a wide variety of industrial processes. It is known to deposit such dusts with separation systems such as cyclones, dry separators, wet scrubbers, electrostatic precipitators or a combination of these from the ambient air.
  • separation systems such as cyclones, dry separators, wet scrubbers, electrostatic precipitators or a combination of these from the ambient air.
  • the invention has for its object to provide a spray nozzle of the type mentioned, by means of which an efficient agglomeration of particles is made possible. To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.
  • the spray nozzle according to the invention serves to agglomerate particles and has a liquid flow rate of less than 1 l / min. With this spray nozzle drops are emitted in a beam angle in the range of 90 ° to 150 °. The Sautter diameter of these drops is in the range between 100 microns and 500 microns.
  • the basic idea of the invention consists in the fact that with the spray nozzle according to the invention a low liquid, in particular water throughput is realized, with little water being distributed over a large spatial area due to the large spray angle of the spray nozzle.
  • a very small reduction in temperature of the gas stream with the particles during evaporation of the droplets in such an environment with particles is preferably less than 10 ° C and particularly advantageously less than 3 0 C.
  • the droplet sizes of the droplets generated with the spray nozzle are selected such that the highest possible efficiency of the attachment, that is to say agglomeration of the particles, is given to the droplets.
  • the spray nozzle according to the invention can thus be used particularly advantageously in deposition plants, wherein such spray nozzles can be particularly advantageously integrated specifically into existing deposition plants, in order to improve and optimize ongoing deposition processes there.
  • the spray nozzles used for this purpose are advantageously integrated in a spray nozzle arrangement with a supply device for the supply of liquid or water.
  • the spray nozzle arrangement thus formed has a compact and inexpensive construction.
  • the spray nozzle is acted upon by the supply device with constant water pressure, so that the water flow through the spray nozzle is constant. This allows a reproducible, consistent agglomeration of particles.
  • the feed device has a first water-carrying pipe and a second water-carrying pipe arranged coaxially therewith, wherein in each case an end-side opening of the pipes faces the spray nozzle.
  • the spray nozzle is arranged coaxially with the tubes.
  • the rear side forming the spray nozzle is located at a small distance from the frontal openings of the tubes.
  • the filters are formed by sintered filters.
  • the spray nozzles and the filter are arranged in the interior of a nozzle housing.
  • the filter ensures that only pure, not contaminated water enters the interior of the nozzle housing and thus to the nozzle, whereby contamination and consequent failure of the spray nozzles are avoided.
  • the water supply to the spray nozzle is particularly advantageously carried out via the outer and the water reflux via the inner tube.
  • Figure 1 Structure of a spray nozzle assembly with a spray nozzle for the agglomeration of particles.
  • FIG. 1 shows a spray nozzle arrangement 1 with a spray nozzle 2 for the agglomeration of particles.
  • the particles are generally formed as solid particles. In principle, this can be dusts or flue gas particles.
  • the spray nozzle 2 with its outlet opening 2a is seated on an end face of the spray nozzle arrangement 1, on which a particle stream 3 is led past.
  • the spray nozzle 2 has on its front side a circular disc-shaped plate-shaped segment 2b, on which the outlet opening 2a is provided.
  • the plate-shaped segment 2b is adjoined by a substantially circular-cylindrical basic body 2c whose cross-section is smaller than the cross-section of the segment 2b.
  • an inlet opening 2d is provided, via which a liquid, in the present case water, the spray nozzle 2 can be supplied.
  • the spray nozzle 2 droplets are then produced which are emitted at a predetermined jet angle 4 via the outlet opening 2a, the spray nozzle 2. the.
  • the spray nozzle 2 is designed so that the jet angle is in a range between 90 ° and 150 °. In the present case, the beam angle is about 130 °.
  • the water flow through the spray nozzle 2 is less than 1 l / min, and in the present case between 0.2 l / min, and 0.5 l / min ..
  • the exit opening of the spray nozzle 2 is a targeted crushing of the drops, so that the Sautter diameter is a measure of the drop sizes in the range between 100 microns and 500 microns.
  • Particles from the particle stream 3 agglomerate on the drops emitted by the spray nozzle 2.
  • the spray nozzle assembly 1 with the spray nozzle 2 can thus generally be used for purposes of particle separation. In particular, can be specifically improved with this deposition processes in existing deposition plants.
  • the spray nozzle 2 is integrated in a spray nozzle arrangement 1, wherein it has two coaxially arranged tubes.
  • the pipe with the smaller diameter lies as inner tube 5 within the tube with the larger diameter, which forms the outer tube 6.
  • the inner tube 5 and the outer tube 6 are held by a trained as a perforated disc support disc 7 at a distance.
  • a flange 8 is provided to the holder.
  • a segment of the inner tube 5 is provided by a flexible, at least resilient compensator 9, which compensates for and absorbs different expansions of the inner tube 5 and the outer tube 6 due to temperature fluctuations.
  • connection 10 for the supply of water.
  • a return line 11 opens to discharge water from the spray nozzle assembly 1.
  • the outer tube 6 with the inner tube 5 guided therein in turn lies within a protective tube 12, which lies coaxially with the outer tube 6 and inner tube 5 and serves as mechanical protection.
  • Openings of the outer tube 6 and inner tube 5 are provided at the longitudinal ends facing the spray nozzle 2, each being closed with a filter.
  • the filters are formed by sintered filters 13, 14 in the present case.
  • the sintered filter 13 of the inner tube 5 is welded to this.
  • the sintered filter 14 of the outer ring lies in a groove in the inner wall of a nozzle housing 15 and is fixed there by means of an O-ring 16.
  • the sintered filters 13, 14 can be fixed by shrinking.
  • the shrinking can be done using liquid nitrogen.
  • the spray nozzle 2 is located in the interior of the nozzle housing 15, which has a substantially hollow cylindrical shape.
  • the symmetry axis of the du- Sengeophuses 15 coincides with the axis of symmetry of the spray nozzle 2.
  • the plate-shaped segment 2a of the spray nozzle 2 is located in the front opening of the nozzle housing 15.
  • the diameter of the opening is adapted to the outer diameter of the plate-shaped segment 2a.
  • the plate-shaped segment 2a is fixed by a circumferential weld seam. The weld completely seals the interface between the plate-shaped segment 2a and the edge delimiting the opening.
  • the main body 2c of the spray nozzle 2 protrudes into the interior of the nozzle housing 15.
  • the rear end face of the main body 2c is the sintered filters 13, 14, which complete the pipes at a small distance.
  • connection screw 17 is inserted, which connects the nozzle housing 15 with the tube assembly consisting of inner tube 5, outer tube 6 and protective tube 12.
  • water is supplied via the port 10 to the outer tube 6.
  • the water flows into the outer tube 6 and enters the sintered filter 14 from the outer tube 6 in the interior of the housing, which is avoided by the passage through the sintered filter 14 that get contaminated with the water soiling in the interior, which could affect the function of the spray nozzle 2 ,
  • the inlet opening 2d is arranged in the lateral surface of the main body 2c, that is to say laterally on the spray nozzle 2 and not on its rear side, the water leaving the outer tube 6 does not reach the spray nozzle 2 directly.
  • the water then flows via the sintered filter 13 the inner tube 5 and is finally carried out via the return line.
  • the flow directions of the water during operation are marked in FIG. 1 with the arrows labeled F.
  • the spray nozzle arrangement 1 according to FIG. 1 can generally be extended to the effect that not only a spray nozzle 2 with a feed device but a multiple arrangement of these units is provided.
  • the units are identically formed and arranged with parallel longitudinal axes at a distance next to each other.
  • the structural design of the spray nozzle arrangement 1 can be changed or further formed in different variants.
  • the spray nozzle 2 can be installed rotated by 90 ° in the spray nozzle assembly 1, so that the direction of the exit of the drops no longer takes place in the longitudinal direction of the spray nozzle 1, but perpendicular thereto.
  • a further variant of the arrangement according to FIG. 1 may provide a modified mounting of the inner tube 5 and possibly also of the outer tube 6, so that it is possible to dispense with the compensator 9.
  • a continuous filter element may be provided for both tubes.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Nozzles (AREA)

Abstract

The invention relates to a spray nozzle (2) used for agglomerating particles. The spray nozzle (2) comprises a liquid throughput smaller than 1 l/min. Drops are released from said spray nozzle (2) at a spray angle in the range of 90° to 150°. The Sauter diameter of said drops is in the range of 100 μm and 500 μm.

Description

Sprühdüse zur Agglomeration von Partikeln Spray nozzle for agglomeration of particles

Die Erfindung betrifft eine Sprühdüse zur Agglomeration von Partikeln.The invention relates to a spray nozzle for the agglomeration of particles.

Sprühdüsen der in Rede stehenden Art werden in unterschiedlichen industriellen Applikationen eingesetzt, wobei generell durch eine Zufuhr von Flüssigkeit mit einer Sprühdüse Tropfen gebildet werden. In den meisten Fällen werden mit derartigen Sprühdüsen Wassertropfen erzeugt.Spray nozzles of the type in question are used in various industrial applications, which are generally formed by a supply of liquid with a spray nozzle drops. In most cases, water drops are produced with such spray nozzles.

Neben bekannten Anwendungen von Sprühdüsen zur Zerstäubung von Flüssigkeiten ist insbesondere auch der Einsatz von Sprühdüsen zur Agglomeration von Partikeln bekannt.In addition to known applications of spray nozzles for atomizing liquids, the use of spray nozzles for agglomeration of particles is known in particular.

Ein wesentliches Einsatzgebiet ist hierbei die Agglomeration von Feststoffpar- tikeln, insbesondere Stäuben und dergleichen. Derartige Stäube fallen in den unterschiedlichsten industriellen Prozessen an. Dabei ist es bekannt, derartige Stäube mit Abscheideanlagen wie Zyklonen, Trockenabscheidern, Nasswäschern, Elektroabscheidern oder Kombination aus diesen aus der Umgebungsluft abzuscheiden. Hier besteht oft ein Problem darin, dass die von gesetzlichen und normativen Bestimmungen zur Luftreinhaltung mit bekannten Anlagen nicht oder nur mit einem unverhältnismäßig hohen Konstruktions- und Kostenaufwand erfüllt werden können.An essential field of application here is the agglomeration of solid particles, in particular dusts and the like. Such dusts are produced in a wide variety of industrial processes. It is known to deposit such dusts with separation systems such as cyclones, dry separators, wet scrubbers, electrostatic precipitators or a combination of these from the ambient air. Here, there is often a problem in that the legal and normative provisions on air pollution control with known systems can not be met or only with a disproportionately high design and cost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sprühdüse der eingangs genannten Art bereitzustellen, mittels derer eine effiziente Agglomeration von Partikeln ermöglicht wird. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.The invention has for its object to provide a spray nozzle of the type mentioned, by means of which an efficient agglomeration of particles is made possible. To solve this problem, the features of claim 1 are provided. Advantageous embodiments and expedient developments of the invention are described in the subclaims.

Die erfindungsgemäße Sprühdüse dient zur Agglomeration von Partikeln und weist einen Flüssigkeitsdurchsatz kleiner als 1 l/min, auf. Mit dieser Sprühdüse werden Tropfen in einem Strahlwinkel im Bereich von 90° bis 150° abgegeben. Der Sautter-Durchmesser dieser Tropfen liegt im Bereich zwischen 100 μm und 500 μm.The spray nozzle according to the invention serves to agglomerate particles and has a liquid flow rate of less than 1 l / min. With this spray nozzle drops are emitted in a beam angle in the range of 90 ° to 150 °. The Sautter diameter of these drops is in the range between 100 microns and 500 microns.

Mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse gelingt eine effiziente und vollständige Agglomeration von Partikeln, die als Festkörper-Partikel ausgebildet sind und insbesondere von Stäuben aller Art gebildet sein können.With the spray nozzle according to the invention, an efficient and complete agglomeration of particles, which are formed as solid particles and in particular of dusts of all kinds, can be achieved.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht dabei darin, dass mit der erfindungsgemäßen Sprühdüse ein geringer Flüssigkeits-, insbesondere Wasserdurchsatz realisiert wird, wobei durch den großen Strahlwinkel der Sprühdüse wenig Wasser auf einen großen Raumbereich verteilt wird. Damit wird beim Verdampfen der Tropfen in einer entsprechenden Umgebung mit Partikeln eine nur sehr kleine Temperaturreduzierung des Gasstroms mit den Partikeln erzielt, die bevorzugt kleiner als 10°C und besonders vorteilhaft kleiner als 30C ist.The basic idea of the invention consists in the fact that with the spray nozzle according to the invention a low liquid, in particular water throughput is realized, with little water being distributed over a large spatial area due to the large spray angle of the spray nozzle. Thus is achieved a very small reduction in temperature of the gas stream with the particles during evaporation of the droplets in such an environment with particles is preferably less than 10 ° C and particularly advantageously less than 3 0 C.

Die Tropfengrößen der mit der Sprühdüse generierten Tropfen ist dabei so ge- wählt, dass eine möglichst hohe Effizienz der Anlagerung, das heißt Agglomeration der Partikel an die Tropfen gegeben ist.The droplet sizes of the droplets generated with the spray nozzle are selected such that the highest possible efficiency of the attachment, that is to say agglomeration of the particles, is given to the droplets.

Damit lagern sich Partikel aus einem Partikelstrom an den von der Sprühdüse erzeugten Tropfen an. Durch die Verdampfung sinkt dann die Tropfengröße unter Anlagerung weiterer Partikel ab, bis schließlich die Tropfen völlig ver- dampft sind und reine Agglomerate von Partikeln übrig bleiben, die insbesondere innerhalb eines Abscheideprozesses abgeschieden und dann gesammelt werden können. Die erfindungsgemäße Sprühdüse kann somit besonders vorteilhaft in Abscheideanlagen eingesetzt werden, wobei derartige Sprühdüsen besonders vorteilhaft gezielt in bestehende Abscheideanlagen integriert werden können, um dort laufende Abscheidevorgänge zu verbessern und zu optimieren.Thus particles from a particle stream are deposited on the drops produced by the spray nozzle. As a result of the evaporation, the droplet size then decreases with the addition of further particles, until finally the droplets are completely vaporized and pure agglomerates of particles remain, which can be deposited, in particular, within a deposition process and then collected. The spray nozzle according to the invention can thus be used particularly advantageously in deposition plants, wherein such spray nozzles can be particularly advantageously integrated specifically into existing deposition plants, in order to improve and optimize ongoing deposition processes there.

Die hierfür eingesetzten Sprühdüsen sind dabei vorteilhaft in einer Sprühdüsenanordnung mit einer Zuführvorrichtung zur Zufuhr von Flüssigkeit beziehungsweise Wasser integriert. Die so ausgebildete Sprühdüsenanordnung weist einen kompakten und kostengünstigen Aufbau auf.The spray nozzles used for this purpose are advantageously integrated in a spray nozzle arrangement with a supply device for the supply of liquid or water. The spray nozzle arrangement thus formed has a compact and inexpensive construction.

Besonders vorteilhaft ist die Sprühdüse mittels der Zufuhrvorrichtung mit kon- stantem Wasserdruck beaufschlagt, so dass der Wasserdurchfluss durch die Sprühdüse konstant ist. Dadurch wird eine reproduzierbare, gleichbleibende Agglomeration von Partikeln ermöglicht.Particularly advantageously, the spray nozzle is acted upon by the supply device with constant water pressure, so that the water flow through the spray nozzle is constant. This allows a reproducible, consistent agglomeration of particles.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Zuführvorrichtung ein erstes wasserführendes Rohr und ein in diesem liegendes koaxial zu diesem angeordnetes zweites wasserführendes Rohr auf, wobei jeweils eine stirnseitige Öffnung der Rohre der Sprühdüse zugewandt ist. Die Sprühdüse ist koaxial zu den Rohren angeordnet. Die die Rückseite bildende Stirnseite der Sprühdüse liegt in geringem Abstand zu den stirnseitigen Öffnungen der Rohre. Durch die so angeordneten Rohre wird auf einfache Weise eine kontinuierliche Zufuhr von Wasser zur Düse gewährleistet.In an advantageous embodiment of the invention, the feed device has a first water-carrying pipe and a second water-carrying pipe arranged coaxially therewith, wherein in each case an end-side opening of the pipes faces the spray nozzle. The spray nozzle is arranged coaxially with the tubes. The rear side forming the spray nozzle is located at a small distance from the frontal openings of the tubes. By thus arranged pipes is ensured in a simple manner, a continuous supply of water to the nozzle.

Besonders vorteilhaft sind die Filter von Sinterfiltern gebildet. Dabei sind die Sprühdüsen und die Filter im Innenraum eines Düsengehäuses angeordnet.Particularly advantageously, the filters are formed by sintered filters. The spray nozzles and the filter are arranged in the interior of a nozzle housing.

Durch die Filter ist gewährleistet, dass nur reines, nicht verunreinigtes Wasser in den Innenraum des Düsengehäuses und damit zur Düse gelangt, wodurch Verschmutzungen und dadurch bedingte Ausfalle der Sprühdüsen vermieden werden. Besonders vorteilhaft erfolgt in einem Arbeitsbetrieb die Wasserzuruhr zur Sprühdüse über das äußere und der Wasserrückfluss über das innere Rohr.Through the filter ensures that only pure, not contaminated water enters the interior of the nozzle housing and thus to the nozzle, whereby contamination and consequent failure of the spray nozzles are avoided. In a working operation, the water supply to the spray nozzle is particularly advantageously carried out via the outer and the water reflux via the inner tube.

In einem Reinigungsbetrieb ist die Fließrichtung des Wassers in den Rohren umgekehrt.In a cleaning operation, the flow direction of the water in the tubes is reversed.

Durch die so ermöglichte Reinigung der Filter in vorgegebenen Zeitabständen ist gewährleistet, dass mit diesen das der Sprühdüse zugeführte Wasser stets hinreichend gefiltert wird.The cleaning of the filters in predetermined time intervals thus ensured that the water supplied to the spray nozzle is always adequately filtered with them.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand der Zeichnung erläutert. Es zeigt:The invention will be explained below with reference to the drawing. It shows:

Figur 1 : Aufbau einer Sprühdüsenanordnung mit einer Sprühdüse zur Agglomeration von Partikeln.Figure 1: Structure of a spray nozzle assembly with a spray nozzle for the agglomeration of particles.

Figur 1 zeigt eine Sprühdüsenanordnung 1 mit einer Sprühdüse 2 zur Agglomeration von Partikeln. Die Partikel sind generell als Festkörperpartikel ausgebildet. Prinzipiell können dies Stäube oder Rauchgaspartikel sein.FIG. 1 shows a spray nozzle arrangement 1 with a spray nozzle 2 for the agglomeration of particles. The particles are generally formed as solid particles. In principle, this can be dusts or flue gas particles.

Die Sprühdüse 2 mit ihrer Austrittsöffhung 2a sitzt an einer Stirnseite der Sprühdüsenanordnung 1, an welcher ein Partikelstrom 3 vorbeigeführt wird.The spray nozzle 2 with its outlet opening 2a is seated on an end face of the spray nozzle arrangement 1, on which a particle stream 3 is led past.

Die Sprühdüse 2 weist an ihrer Frontseite ein kreisscheibenförmiges platten- förmiges Segment 2b auf, an welcher die Austrittsöffhung 2a vorgesehen ist. An das plattenförmige Segment 2b schließt ein im Wesentlichen kreiszylindrischer Grundkörper 2c an, dessen Querschnitt kleiner ist als der Querschnitt des Segments 2b. In der Mantelfläche des Grundkörpers 2c ist eine Eintrittsöfrhung 2d vorgesehen, über welche eine Flüssigkeit, im vorliegenden Fall Wasser, der Sprühdüse 2 zugeführt werden kann.The spray nozzle 2 has on its front side a circular disc-shaped plate-shaped segment 2b, on which the outlet opening 2a is provided. The plate-shaped segment 2b is adjoined by a substantially circular-cylindrical basic body 2c whose cross-section is smaller than the cross-section of the segment 2b. In the lateral surface of the main body 2c an inlet opening 2d is provided, via which a liquid, in the present case water, the spray nozzle 2 can be supplied.

In der Sprühdüse 2 werden dann Tropfen erzeugt, die in einem vorgegebenen Strahlwinkel 4 über die Austrittsöffnung 2a, der Sprühdüse 2 ausgegeben wer- den. Die Sprühdüse 2 ist so ausgebildet, dass der Strahlwinkel in einem Bereich zwischen 90° und 150° liegt. Im vorliegenden Fall beträgt der Strahlwinkel etwa 130°. Der Wasserdurchsatz durch die Sprühdüse 2 ist kleiner als 1 l/min, und liegt im vorliegenden Fall zwischen 0,2 l/min, und 0,5 l/min.. Durch die tangentiale Einleitung des Wassers in die Sprühdüse 2 und eine geeignete Ausbildung der Austrittsöfmung der Sprühdüse 2 erfolgt eine gezielte Zerkleinerung der Tropfen, so dass der Sautter-Durchmesser als Maß für die Tropfengrößen im Bereich zwischen 100 μm und 500 μm liegt.In the spray nozzle 2, droplets are then produced which are emitted at a predetermined jet angle 4 via the outlet opening 2a, the spray nozzle 2. the. The spray nozzle 2 is designed so that the jet angle is in a range between 90 ° and 150 °. In the present case, the beam angle is about 130 °. The water flow through the spray nozzle 2 is less than 1 l / min, and in the present case between 0.2 l / min, and 0.5 l / min .. By the tangential introduction of water into the spray nozzle 2 and a suitable training the exit opening of the spray nozzle 2 is a targeted crushing of the drops, so that the Sautter diameter is a measure of the drop sizes in the range between 100 microns and 500 microns.

An den von der Sprühdüse 2 ausgegebenen Tropfen agglomieren Partikel aus dem Partikelstrom 3.Particles from the particle stream 3 agglomerate on the drops emitted by the spray nozzle 2.

Durch den relativ geringen Wasserdurchsatz der Sprühdüse 2 in Kombination mit dem großen Strahlwinkel der Sprühdüse 2 wird eine geringe Menge an Tropfen auf einen großen Raumbereich verteilt. Damit ergibt sich bei dem Verdampfen der Tropfen eine geringe Temperaturabsenkung, die typisch unter 100C liegt und bevorzugt weniger als 30C beträgt.Due to the relatively low water flow rate of the spray nozzle 2 in combination with the large spray angle of the spray nozzle 2, a small amount of droplets is distributed over a large spatial area. This results in the evaporation of the drops a low temperature drop, which is typically below 10 0 C and preferably less than 3 0 C.

Während des Verdampfens der Tropfen nach Austritt aus der Sprühdüse 2 lagern sich weitere Partikel an den Tropfen an, so dass bei immer kleiner werdendem Tropfendurchmesser immer mehr Partikel angelagert werden, bis schließlich nach völligem Verdampfen der Tropfen die dort agglomerierten Partikel verbleiben.During the evaporation of the droplets after exiting the spray nozzle 2, more particles accumulate on the droplets, so that as the droplet diameter becomes smaller and smaller, more and more particles are deposited until, finally, after the droplets have completely evaporated, the particles agglomerated there remain.

Die Sprühdüsenanordnung 1 mit der Sprühdüse 2 kann damit generell zu Zwecken der Partikelabscheidung eingesetzt werden. Insbesondere können mit dieser Abscheideprozesse in bestehenden Abscheideanlagen gezielt verbessert werden.The spray nozzle assembly 1 with the spray nozzle 2 can thus generally be used for purposes of particle separation. In particular, can be specifically improved with this deposition processes in existing deposition plants.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, ist die Sprühdüse 2 in eine Sprühdüsenanordnung 1 integriert, wobei diese zwei koaxial angeordnete Rohre aufweist. Das Rohr mit dem kleineren Durchmesser liegt dabei als Innenrohr 5 innerhalb des Rohres mit dem größeren Durchmesser, welches das Außenrohr 6 bildet.As can be seen from FIG. 1, the spray nozzle 2 is integrated in a spray nozzle arrangement 1, wherein it has two coaxially arranged tubes. The pipe with the smaller diameter lies as inner tube 5 within the tube with the larger diameter, which forms the outer tube 6.

Das Innenrohr 5 und das Außenrohr 6 sind durch eine als Lochscheibe ausgebildete Stützscheibe 7 auf Abstand gehalten. Am rückseitigen, der Sprühdüse 2 abgewandten Ende des Innenrohrs 5 und Außenrohr 6 ist ein Flansch 8 zu deren Halterung vorgesehen.The inner tube 5 and the outer tube 6 are held by a trained as a perforated disc support disc 7 at a distance. At the rear, the spray nozzle 2 opposite end of the inner tube 5 and outer tube 6, a flange 8 is provided to the holder.

Ein Segment des Innenrohrs 5 ist durch einen flexiblen, zumindest nachgiebigen Kompensator 9 vorgesehen, der unterschiedliche Ausdehnungen des Innenrohrs 5 und Außenrohrs 6 aufgrund von Temperaturschwankungen kompensiert und auffängt.A segment of the inner tube 5 is provided by a flexible, at least resilient compensator 9, which compensates for and absorbs different expansions of the inner tube 5 and the outer tube 6 due to temperature fluctuations.

Am hinteren Ende des Außenrohrs 6 befindet sich ein Anschluss 10 für die Zufuhr von Wasser. Am hinteren Ende des Innenrohrs 5 mündet eine Rückleitung 11 aus, um Wasser aus der Sprühdüsenanordnung 1 abzuführen.At the rear end of the outer tube 6 is a connection 10 for the supply of water. At the rear end of the inner tube 5, a return line 11 opens to discharge water from the spray nozzle assembly 1.

Das Außenrohr 6 mit dem darin geführten Innenrohr 5 wiederum liegt inner- halb eines Schutzrohres 12, welches koaxial zum Außenrohrs 6 und Innenrohr 5 liegt und als mechanischer Schutz dient.The outer tube 6 with the inner tube 5 guided therein in turn lies within a protective tube 12, which lies coaxially with the outer tube 6 and inner tube 5 and serves as mechanical protection.

An den der Sprühdüse 2 zugewandten längsseitigen Enden sind Öffnungen des Außenrohrs 6 und Innenrohrs 5- vorgesehen, die jeweils mit einem Filter abgeschlossen sind. Die Filter sind im vorliegenden Fall von Sinterfiltern 13, 14 gebildet. Der Sinterfilter 13 des Innenrohrs 5 ist an diesem angeschweißt. Der Sinterfilter 14 des Außenrings liegt in einer Nut in der Innenwand eines Düsengehäuses 15 und ist dort mittels eines O-Rings 16 fixiert. Alternativ können die Sinterfilter 13, 14 durch Aufschrumpfen fixiert werden. Beispielsweise kann das Aufschrumpfen unter Verwendung von flüssigem Stickstoff erfolgen.Openings of the outer tube 6 and inner tube 5 are provided at the longitudinal ends facing the spray nozzle 2, each being closed with a filter. The filters are formed by sintered filters 13, 14 in the present case. The sintered filter 13 of the inner tube 5 is welded to this. The sintered filter 14 of the outer ring lies in a groove in the inner wall of a nozzle housing 15 and is fixed there by means of an O-ring 16. Alternatively, the sintered filters 13, 14 can be fixed by shrinking. For example, the shrinking can be done using liquid nitrogen.

Die Sprühdüse 2 liegt im Innenraum des Düsengehäuses 15, welches eine im Wesentlichen hohlzylindrische Form aufweist. Die Symmetrieachse des Du- sengehäuses 15 fällt mit der Symmetrieachse der Sprühdüse 2 zusammen. Das plattenfÖrmige Segment 2a der Sprühdüse 2 liegt in der frontseitigen Öffnung des Düsengehäuses 15. Der Durchmesser der Öffnung ist an den Außendurchmesser des plattenförmigen Segments 2a angepasst. Das plattenfÖrmige Seg- ment 2a ist durch eine umlaufende Schweißnaht fixiert. Die Schweißnaht dichtet die Nahtstelle zwischen plattenförmigem Segment 2a und dem die Öffnung begrenzenden Rand vollständig ab.The spray nozzle 2 is located in the interior of the nozzle housing 15, which has a substantially hollow cylindrical shape. The symmetry axis of the du- Sengehäuses 15 coincides with the axis of symmetry of the spray nozzle 2. The plate-shaped segment 2a of the spray nozzle 2 is located in the front opening of the nozzle housing 15. The diameter of the opening is adapted to the outer diameter of the plate-shaped segment 2a. The plate-shaped segment 2a is fixed by a circumferential weld seam. The weld completely seals the interface between the plate-shaped segment 2a and the edge delimiting the opening.

Der Grundkörper 2c der Sprühdüse 2 ragt in den Innenraum des Düsengehäuses 15. Dabei liegt die rückseitige Stirnseite des Grundkörpers 2c den Sinterfiltern 13, 14, die die Rohre abschließen in geringem Abstand gegenüber.The main body 2c of the spray nozzle 2 protrudes into the interior of the nozzle housing 15. In this case, the rear end face of the main body 2c is the sintered filters 13, 14, which complete the pipes at a small distance.

In die rückseitige Öffnung des Düsengehäuses 15 ist eine Anschluss-Schraube 17 eingeführt, die das Düsengehäuse 15 mit der Rohranordnung bestehend aus Innenrohr 5, Außenrohr 6 und Schutzrohr 12 verbindet.In the rear opening of the nozzle housing 15, a connection screw 17 is inserted, which connects the nozzle housing 15 with the tube assembly consisting of inner tube 5, outer tube 6 and protective tube 12.

Während des Arbeitsbetriebs der Sprühdüsenanordnung 1 wird Wasser über den Anschluss 10 dem Außenrohr 6 zugeführt. Das Wasser strömt ins Außenrohr 6 und tritt am Sinterfilter 14 aus dem Außenrohr 6 in den Innenraum des Gehäuses, wobei durch den Durchtritt durch den Sinterfilter 14 vermieden wird, dass mit dem Wasser Verschmutzungen in den Innenraum gelangen, die die Funktion der Sprühdüse 2 beeinträchtigen könnten.During operation of the spray nozzle assembly 1, water is supplied via the port 10 to the outer tube 6. The water flows into the outer tube 6 and enters the sintered filter 14 from the outer tube 6 in the interior of the housing, which is avoided by the passage through the sintered filter 14 that get contaminated with the water soiling in the interior, which could affect the function of the spray nozzle 2 ,

Da die Eintrittsöffhung 2d in der Mantelfläche des Grundkörpers 2c, das heißt seitlich an der Sprühdüse 2 und nicht an deren Rückseite angeordnet ist, gelangt das aus dem Außenrohr 6 austretende Wasser nicht unmittelbar in die Sprühdüse 2. Das Wasser strömt dann über den Sinterfilter 13 in das Innenrohr 5 und wird schließlich über die Rückleitung ausgeführt. Die Strömungsrichtun- gen des Wassers im Arbeitsbetrieb sind in Figur 1 mit den mit F bezeichneten Pfeilen gekennzeichnet. Durch diese tangentiale Einströmung des Wassers in die Sprühdüse 2 wird die Sprühdüse 2 mit einem konstanten Wasserdruck beaufschlagt, wodurch der Wasser-Durchlass in der Sprühdüse 2 konstant gehalten wird.Since the inlet opening 2d is arranged in the lateral surface of the main body 2c, that is to say laterally on the spray nozzle 2 and not on its rear side, the water leaving the outer tube 6 does not reach the spray nozzle 2 directly. The water then flows via the sintered filter 13 the inner tube 5 and is finally carried out via the return line. The flow directions of the water during operation are marked in FIG. 1 with the arrows labeled F. By this tangential inflow of water into the spray nozzle 2, the spray nozzle 2 is acted upon by a constant water pressure, whereby the water passage in the spray nozzle 2 is kept constant.

Während eines in vorgegebenen Zeiten erfolgenden Reinigungsbetriebs wird die Strömungsrichtung des Wassers umgekehrt. Dann strömt Wasser in das Innenrohr 5 ein, tritt über den Sinterfilter 13 in den Innenraum des Düsengehäuses 15 und wird von dort über den Sinterfilter 13 in das Außenrohr 6 geführt.During a cleaning operation performed in predetermined times, the flow direction of the water is reversed. Then, water flows into the inner tube 5, passes through the sintered filter 13 into the interior of the nozzle housing 15 and is guided from there via the sintered filter 13 into the outer tube 6.

Die Sprühdüsenanordnung 1 gemäß Figur 1 kann generell dahingehend erwei- tert sein, dass nicht nur eine Sprühdüse 2 mit einer Zuführvorrichtung, sondern eine Mehrfachanordnung dieser Einheiten vorgesehen ist. Vorzugsweise sind die Einheiten identisch ausgebildet und mit parallel verlaufenden Längsachsen in Abstand nebeneinander angeordnet.The spray nozzle arrangement 1 according to FIG. 1 can generally be extended to the effect that not only a spray nozzle 2 with a feed device but a multiple arrangement of these units is provided. Preferably, the units are identically formed and arranged with parallel longitudinal axes at a distance next to each other.

Die konstruktive Ausgestaltung der Sprühdüsenanordnung 1 kann in unter- schiedlichen Varianten geändert beziehungsweise weiter gebildet sein. So kann beispielsweise die Sprühdüse 2 um 90° gedreht in der Sprühdüsenanordnung 1 eingebaut werden, so dass die Richtung des Austritts der Tropfen nicht mehr in Längsrichtung der Sprühdüsenanordnung 1 erfolgt, sondern senkrecht hierzu.The structural design of the spray nozzle arrangement 1 can be changed or further formed in different variants. Thus, for example, the spray nozzle 2 can be installed rotated by 90 ° in the spray nozzle assembly 1, so that the direction of the exit of the drops no longer takes place in the longitudinal direction of the spray nozzle 1, but perpendicular thereto.

Eine weitere Variante der Anordnung gemäß Figur 1 kann eine modifizierte Lagerung des Innenrohrs 5 und gegebenenfalls auch des Außenrohrs 6 vorsehen, so dass auf den Kompensator 9 verzichtet werden kann.A further variant of the arrangement according to FIG. 1 may provide a modified mounting of the inner tube 5 and possibly also of the outer tube 6, so that it is possible to dispense with the compensator 9.

Schließlich kann anstelle zweier Sinterfilter 13, 14 für das Innenrohr 5 und Außenrohr 6 auch ein durchgehendes Filterelement für beide Rohre vorgesehen sein. Finally, instead of two sintered filters 13, 14 for the inner tube 5 and outer tube 6, a continuous filter element may be provided for both tubes.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

(1) Sprühdüsenanordnung(1) Spray nozzle arrangement

(2) Sprühdüse (2a) Austrittsöffhung(2) Spray nozzle (2a) outlet opening

(2b) Segment(2b) Segment

(2c) Grundkörper(2c) basic body

(2d) Eintrittsöffhung(2d) entrance opening

(3) Partikelstrom (4) Strahlwinkel(3) particle flow (4) jet angle

(5) Innenrohr(5) inner tube

(6) Außenrohr(6) outer tube

(7) Stützscheibe(7) Support disk

(8) Flansch (9) Kompensator(8) Flange (9) Compensator

(10) Anschluss(10) Connection

(11) Rückieitung(11) Feedback

(12) Schutzrohr(12) Protective tube

(13) Sinterfilter (14) Sinterfilter(13) sintered filter (14) sintered filter

(15) Düsengehäuse(15) Nozzle housing

(16) O-Ring(16) o-ring

(17) Schraube(17) Screw

F Fließrichtung F flow direction

Claims

Patentansprüche claims 1. Sprühdüse zur Agglomeration von Partikeln, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen Flüssigkeitsdurchsatz kleiner als 1 l/min, aufweist, und dass mit dieser Tropfen in einem Strahlwinkel im Bereich von 90° bis 150° abgegeben werden, wobei der Sautter-Durchmesser dieser Tropfen im Bereich zwischen 100 μm und 500 μm liegt.1. Spray nozzle for agglomeration of particles, characterized in that it has a liquid flow rate less than 1 l / min, and that are delivered with this drop in a beam angle in the range of 90 ° to 150 °, wherein the Sautter diameter of these drops in the range between 100 microns and 500 microns. 2. Sprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mit dieser Wassertropfen erzeugt werden.2. Spray nozzle according to claim 1, characterized in that are generated with this water droplets. 3. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsdurchsatz im Bereich zwischen 0,2 l/min, und 0,5 l/min, liegt.3. Spray nozzle according to one of claims 1 or 2, characterized in that the liquid flow rate in the range between 0.2 l / min, and 0.5 l / min, is located. 4. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Strahlwinkel zumindest näherungsweise 130° beträgt.4. Spray nozzle according to one of claims 1 to 3, characterized in that the beam angle is at least approximately 130 °. 5. Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass diese einen tangentialen Flüssigkeitseinlass aufweist.5. Spray nozzle according to one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a tangential liquid inlet. 6. Sprühdüse nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass an deren Vorderseite eine Austrittsöffnung vorgesehen ist, über welche die Tropfen austreten, und dass in deren Mantelfläche eine Eintrittsöffnung für die Flüssigkeit vorgesehen ist=6. Spray nozzle according to claim 5, characterized in that at its front side an outlet opening is provided, via which the droplets emerge, and that an inlet opening for the liquid is provided in the lateral surface thereof = 7. Sprühdüsenanordnung mit wenigstens einer Sprühdüse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, sowie mit einer Zuführvorrichtung zur Zufuhr von Wasser zur Sprühdüse (2), wobei die Sprühdüse (2) in einem Partikelstrom liegt.7. Spray nozzle assembly with at least one spray nozzle according to one of claims 1 to 6, and with a feed device for the supply of Water to the spray nozzle (2), wherein the spray nozzle (2) is in a particle flow. 8. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse (2) mittels der Zuführvorrichtung mit konstantem Wasser- druck beaufschlagt ist, so dass der Wasserdurchfluss durch die Sprühdüse8. Spray nozzle arrangement according to claim 7, characterized in that the spray nozzle (2) is acted upon by means of the feed device with constant water pressure, so that the water flow through the spray nozzle (2) konstant ist.(2) is constant. 9. Sprühdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhrvorrichtung ein erstes wasserführendes Rohr und ein in diesem liegendes koaxial zu diesem angeordnetes zwei- tes wasserführendes Rohr aufweist, wobei jeweils eine stirnseitige Öffnung der Rohre der Sprühdüse (2) zugewandt ist.9. Spray nozzle arrangement according to one of claims 7 or 8, characterized in that the supply device has a first water-carrying pipe and a coaxial therewith arranged in this second tes water-carrying pipe, wherein in each case an end opening of the tubes of the spray nozzle (2) facing is. 10. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse (2) koaxial zu den Rohren angeordnet ist, wobei die die Rückseite bildende Stirnseite der Sprühdüse (2) in geringem Abstand zu den stirnseitigen Öffnungen der Rohre liegt.10. Spray nozzle assembly according to claim 9, characterized in that the spray nozzle (2) is arranged coaxially to the tubes, wherein the rear side forming the end face of the spray nozzle (2) is located at a small distance from the frontal openings of the tubes. 11. Sprühdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitigen Öffnungen der Rohre jeweils mit einem Filter verschlossen sind.11. Spray nozzle arrangement according to one of claims 9 or 10, characterized in that the frontal openings of the tubes are each closed with a filter. 12. Sprühdüsenanordnung nach Anspruch 1 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Filter von Sinterfiltern (13, 14) gebildet sind.12. Spray nozzle arrangement according to claim 1 1, characterized in that the filters of sintered filters (13, 14) are formed. 13. Sprühdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass in einem Arbeitsbetrieb die Wasserzufuhr zur Sprühdüse (2) über ein erstes Rohr und der Wasserrückfluss über das zweite Rohr erfolgt, und dass in einem Reinigungsbetrieb die Fließrichtung des Wassers in den Rohren umgekehrt ist. 13. Spray nozzle arrangement according to one of claims 9 to 12, characterized in that in a working operation, the water supply to the spray nozzle (2) via a first pipe and the water return flow via the second pipe, and that in a cleaning operation, the flow direction of the water in the tubes is reversed. 14. Sprühdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sprühdüse (2) und die Filter im Innenraum eines Düsengehäuses (15) angeordnet sind.14. Spray nozzle arrangement according to one of claims 11 to 13, characterized in that the spray nozzle (2) and the filter in the interior of a nozzle housing (15) are arranged. 15. Sprühdüsenanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 14 gekennzeich- net durch eine Mehrfachanordnung von Sprühdüsen (2) und Zufuhrvorrichtungen. 15. Spray nozzle arrangement according to one of claims 7 to 14 marked by a multiple arrangement of spray nozzles (2) and supply devices.
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