<Desc/Clms Page number 1>
WERKWIJZE EN INRICHTING VOOR HET GENEREREN VAN DRUPPELS
De uitvinding heef betrekking op een werkwijze voor het genereren van druppels met een zeer kleine diameterspreiding
Volgens de huidige stand van techniek stellen zieh meestal belangrijke problemen van technologische aard voor het produceren van een suspensie in een volume gas, meer bepaald lucht, van druppels met een zeer kleine diameterspreiding Vooral bij het voortbrengen van druppels met een diameter van 0, 2 11m tot 20 um doen zich moeilijkheden voor Hierbij dient bovendien meestal gebruik gemaakt te worden van relatief ingewikkelde en dure sproeiers
De uitvinding heeft onder meer tot doel aan deze nadelen te verhelpen door een werkwijze voor te stellen welke toelaat zeer fijne druppels te produceren waarvan de diameters in een heel klein interval gelegen zijn en dit op een eenvoudige,
gemakkelijk reproduceerbare en relatief goedkope manier.
Tot dit doel, verstuift men vloeistof, waaruit deze druppels dienen gevormd te worden, in een gasstroom en buigt men vervolgens deze gasstroom om op een zodanige wijze dat de meegevoerde druppels met een diameter groter dan een vooropgestelde diameter uit de gasstroom worden verwijderd
Doelmatig buigt men genoemde gasstroom, met de erin meegevoerde druppels, om in een gebogen leiding met minstens een, bij voorkeur continue, bocht op een zodanige wijze dat de druppels met een diameter groter dan
<Desc/Clms Page number 2>
een vooropgestelde diameter tegen de wand van de leiding terecht komen en via deze wand uit de gasstroom verwijderd worden
Op een voordelige wijze regelt men de parameters van de gasstroom met de erin verstoven vloeistof zodanig dat, na het verwijderen van genoemde druppels met een diameter groter dan een vooropgestelde diameter,
minstens 95% van de in genoemde gasstroom meegevoerde druppels een diameter vertoont kleiner dan een vooropgezette waarde, bijvoorbeeld kleiner dan 5 um.
Volgens een bijzondere uitvoeringsvorm van de uitvinding regelt men de parameters van de gasstroom met de erin verstoven vloeistof zodanig dat genoemde vooropgestelde diameter kleiner is dan 10 um
De uitvinding heeft eveneens betrekking op een inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding.
Deze inrichting is gekenmerkt door het feit dat deze een primaire pulverisatieruimte bevat waarin een nevel van druppels door middel van een injektor gevormd wordt, welke pulverisatieruimte aansluit op een fractioneringsleiding, meer bepaald een gebogen buis, waarbij middelen voorzien zijn om, enerzijds, tegen de wand van deze buis aanwezige vloeistof af te voeren en, anderzijds, de nevel of gasstroom welke de overblijvende druppels bevat met een relatief kleine diameterspreiding, af te zonderen.
Andere bijzonderheden en voordelen van de uitvinding zullen blijken uit de hierna volgende beschrijving van enkele specifieke uitvoeringsvormen van de werkwijze en de inrichting volgens de uitvinding ; deze beschrijving wordt enkel als voorbeeld gegeven en beperkt de draagwijdte niet van de gevorderde bescherming ; de hierna gebruikte verwijzingscijfers hebben betrekking op de hieraan toegevoegde figuren.
Figuur 1 stelt schematisch een gedeelte van een fractioneringsleiding, volgens de uitvinding, voor
Figuur 2 geeft een grafiek weer met de diameterverdeling van de druppels in een nevel bekomen volgens de werkwijze en door middel van de inrichting volgens de uitvinding.
<Desc/Clms Page number 3>
Figuur 3 is een schematisch perspectiefaanzicht van een inrichting volgens de uitvinding
In de verschillende figuren hebben dezelfde verwijzingscijfers betrekking op dezelfde of analoge elementen
De werkwijze en inrichting, volgens de uitvinding, laten toe een zeer fijne nevel te produceren, waarbij de diameter van de grootste druppels bij voorkeur slechts enkele micrometer bedraagt en de meerderheid van de druppels een diameter vertoont die kleiner is dan een micrometer
Overeenkomstig de werkwijze, volgens de uitvinding, wordt voor het produceren van een nevel, uitgaande van de te verstuiven vloeistof, eerst een primaire nevel gevormd met behulp van een injektor Als injektor wordt bij voorkeur een eenvoudige en algemeen gekende verstuiver gebruikt die zowel van het hydraulische als van het pneumatische type kan zijn De gevormde primaire nevel,
die op een volgens de huidige stand van de techniek bekende manier wordt geproduceerd, bevat druppels waarvan de diameterspreiding zich uitstrekt over een interval gaande van de grootte-orde van enkele tientallen nanometer tot enkele honderden micrometer
Deze aldus geproduceerde primaire nevel wordt met een gasstroom in een fractioneringsleiding, welke minstens een bocht vertoont, gevoerd.
Dit gebeurt met een zodanig geregelde snelheid dat in deze fractioneringsleiding een turbulente stroming ontstaat
In figuur 1 is heel schematisch het verloop van deze gasstroom in een fractioneringsleiding 3 in de vorm van een cirkelvormig gebogen buis weergegeven. Via de ingang 1 van deze fractioneringsleiding 3 wordt, zoals aangegeven door pijl 4, een gasstroom in deze laatste gebracht Deze gasstroom bevat een suspensie van gelijkmatig verdeelde druppels, welke een zogenaamde primaire nevel vormen
Op een onverwachte wijze werd vastgesteld dat wanneer een nevel met een grote druppeldiameterspreiding met een bepaalde snelheid door een volgens een schroeflijn gebogen buis geleid wordt, dat deze nevel, bij het verlaten
<Desc/Clms Page number 4>
van deze buis, een zeer enge druppeldiameterspreiding vertoont, waarbij de maximum diameter van de druppels o. m.
afhankelijk was van de gekozen snelheid, de aard van de vloeistof en de geometrie en de aard van de buis. Bovendien vormde zieh op de binnenwand van de buis een vloeistoflaag en stroomde continu een kleine hoeveelheid van de verstoven vloeistof uit de buis. Hiertoe diende de centrale as van genoemde schroeflijn zodanig georienteerd te zijn, bij voorkeur verticaal, zodat geen vloeistofophopingen in de de buis ontstaan, en de vloeistof dus continu afgevoerd wordt.
Aangenomen wordt dat de werkwijze en de werking van de inrichting, volgens de uitvinding, als volgt te verklaren zijn.
Als gevolg van centrifugaalkrachten die opgewekt worden in de gebogen leiding door onder andere secundaire stromingen welke ontstaan in de leiding, worden deeltjes van genoemde nevel met een diameter groter dan een vooropgestelde diameter tegen de wand van de fractioneringsleiding 3 geslingerd.
Bepaalde van deze druppels vormen hiertegen een vloeistoflaag welke afgevoerd wordt. Andere druppels worden bij het botsen met de wand of de daar aanwezige vloeistoflaag opgesplitst in meerdere kleinere druppels welke vervolgens opnieuw in genoemde gasstroom worden opgenomen.
Dit mechanisme zorgt ervoor dat in genoemde fractioneringsleiding 3 een scheiding optreedt waardoor een gasstroom verkregen wordt met een suspensie van druppels waarvan de diameterspreiding binnen zeer enge grenzen vervat is en waarvan bovendien de diameter kleiner is dan een vooropgestelde diameter.
Zoals hierboven reeds vermeld wordt deze vooropgestelde diameter voornamelijk bepaald door de aard van de verstoven vloeistof en door de snelheid van de gasstroom in genoemde fractioneringsleiding 3, evenals door de diameter, de lengte en de kromming van deze laatste Bij een te hoge snelheid van de gasstroom worden vanuit de vloeistoflaag op de wand van de leiding 3 relatief grote druppels in de gasstroom meegesleurd. Bij een te lage snelheid van de gasstroom zullen grote druppels onvoldoende uit de gasstroom verwijderd worden.
<Desc/Clms Page number 5>
Op deze manier wordt de gasstroom in de fractioneringsleiding 3, welke bij voorkeur schroeflijnvormig is en waarvan de centrale as nagenoeg verticaal is, naar beneden geleid. Op die manier stroomt de op de wand aanwezige vloeistof langs deze laatste naar beneden om in een reservoir opgevangen te worden. Het is echter niet noodzakelijk dat genoemde centrale as verticaal is.
De vloeistof die in dit reservoir aanwezig is wordt bij voorkeur in beweging gehouden door bijvoorbeeld ervoor te zorgen dat de impakt van de uit de fractioneringsleiding 3 stromende nevel schuin op het vloeistofoppervlak in dit reservoir plaatsvindt Dit zorgt ervoor dat deze vloeistof homogeen blijft indien ze addditieven, zoals bijvoorbeeld reukmaskeerders, smeermiddelen, insekticiden of andere produkten bevat.
Deze vloeistof wordt dan, bijvoorbeeld met behulp van een pomp, terug naar genoemde injektor gebracht. Wanneer een zelfaanzuigende injektor gebruikt wordt is een pomp meestal overbodig.
De nevel, welke uit de fractioneringsleiding 3 stroomt, wordt via een uitlaatleiding naar de bij middel van deze nevel te behandelen atmosfeer, ruimte of voorwerp geleid. Hierbij stroomt de nevel bij voorkeur in een opwaartse zin teneinde te vermijden dat druppels, die eventueel zouden neerslaan op de wand van genoemde uitlaatleiding en aanleiding zouden geven tot het vormen van grotere druppels, in de gasstroom opgenomen zouden worden.
De aan de uitlaat van de fractioneringsleiding 3 bekomen nevel bevat aldus zeer kleine druppels met een kleine diameterspreiding.
Figuur 2 wordt als voorbeeld gegeven en toont de diameterverdeling van de druppels in een geproduceerde nevel In abscis is de diameter in micrometer, terwijl het aantal druppels in ordinaat is weergegeven
Op deze figuur is duidelijk waar te nemen dat nagenoeg alle druppels met een diameter groter dan nagenoeg 5 11m uit de nevel verwijderd zijn
De parameters van de gasstroom met de erin verstoven vloeistof kunnen zodanig geregeld worden zodat nevels kunnen geproduceerd worden met druppels welke een welbepaalde diameterverdeling vertonen. Aldus kunnen nevels
<Desc/Clms Page number 6>
geproduceerd worden met een gemiddelde druppeldiameter van 1 um, waarbij slechts een zeer gering aantal druppels een diameter vertoont die hiervan afwijkt.
Onder de parameters welke een invloed uitoefenen op de druppelverdeling in de geproduceerde nevel behoren dus onder andere de stromingssnelheid in de fractioneringsleiding, de diameter, de kromming en de lengte van deze laatste, enz.
In figuur 3 is een voorkeursuitvoeringsvorm van een inrichting voor het toepassen van de werkwijze volgens de uitvinding, meer bepaald voor het produceren van een gasstroom of een nevel, voorgesteld
Deze inrichting heeft een cilindrisch huis 7 dat voor de duidelijkheid doorzichtig voorgesteld werd. Het bovenvlak 8 van dit huis 7 is voorzien van een injektor 9 die bij voorkeur bestaat uit een op zieh bekende verstuiver welke, enerzijds, via een persluchtleiding 10 met een draaggas en, anderzijds, via een aanvoerleiding 11 met vloeistof gevoed wordt.
Deze injektor 9 geeft uit in een pulverisatieruimte 12 welke zieh bovenaan in genoemd huis 7 bevindt. Aldus wordt met behulp van deze injektor 9 een primaire nevel van de in genoemde aanvoerleiding 11 toegevoerde vloeistof geproduceerd.
De pulverisatieruimte 12 sluit onderaan aan op een fractioneringsleiding 3 welke bestaat uit een schroeflijnvormige buis die zieh naar beneden uitstrekt. De kromtestraal van de bochten die aldus in deze buis 3 gevormd zijn bedraagt nagenoeg 6, 5 cm Deze fractioneringsleiding 3 heeft bij voorkeur een cirkelvormige doorsnede en een diameter van 2, 5 cm. Bij de in de figuur voorgestelde uitvoeringsvorm bevat de buis 3 vier en half wikkelingen.
Het uiteinde 2 van de fractioneringsl- ; ding 3 geeft uit in een afscheidingsruimte 13 waar een vloeistofreservoir 14 voorzien is. Aldus stroomt vloeistof, die zieh tegen de wand van de fractioneringsleiding 3 bevindt, via het uiteinde 2 naar dit reservoir 14.
Teneinde te voorkomen dat de vloeistof in het reservoir 14 zou opspatten en nieuwe grote druppels zouden gevormd worden onder invloed van de uit de fractioneringsleiding 3 stromende nevel, mondt deze laatste volgens een
<Desc/Clms Page number 7>
scherpe hoek uit ten opzichte van het vloeistofoppervlak van het reservoir 14.
Deze hoek ligt bij voorkeur tussen 10 en 60
Aldus wordt ervoor gezorgd dat door de uitstromende nevel de vloeistof in het reservoir 14 in beweging gehouden wordt zodanig dat deze vloeistof een homogeen mengsel blijft vormen en geen bezinking gevormd wordt.
Verder geeft genoemde afscheidingsruimte 13 uit op een uitlaatleiding 15 waarlangs de uit de fractioneringsleiding 3 aangevoerde nevel naar de te benevelen ruimte, plaats of voorwerp wordt geleid Om te vermijden dat druppels, die op de wand van deze uitlaatleiding 15 eventueel neerslaan en aangroeien, met de geproduceerde nevel zouden meegevoerd worden, is de uitlaatleiding 15 opwaarts gericht. Vloeistof aanwezig op de wand van deze uitlaatleiding zal dan naar de afscheidingsruimte 13 en het reservoir 14 terugstromen.
Genoemde aanvoerleiding 11, die vloeistof naar genoemde injektor 9 voert, is aangesloten op de onderzijde van het reservoir 14, zodanig dat de vloeistof afgescheiden in de fractioneringsleiding 3 gerecupereerd wordt.
Verder is de inrichting, volgens de uitvinding, voorzien van een afsluitbare inlaatklep 16 welke voorzien is in genoemd bovenvlak 8 en waarlangs eventueel een bijkomende hoeveelheid draaggas voor de te vormen nevel kan aangevoerd worden Dit is vooral van belang wanneer een hydraulische injektor 9 gebruikt wordt.
De volgens de uitvinding geproduceerde nevel kan verschillende vloeistoffen bevatten Indien de nevel voornamelijk uit bijvoorbeeld smeerolie bestaat, wordt deze aangewend voor het smeren van bepaalde mechanische onderdelen Het gebruik van een zeer fijne nevel zorgt ervoor dat de toegevoerde smeerolie nagenoeg homogeen en in een zeer dunne laag op het te smeren oppervlak wordt aangebracht Aldus wordt de smeerolie zeer nauwkeurig gedoseerd zodanig dat geen overtollige hoeveelheid gebruikt wordt of in de omgeving terecht komt
<Desc/Clms Page number 8>
Wanneer de te verstuiven vloeistof bijvoorbeeld hoofdzakelijk gearomatiseerd water bevat, wordt de hiermee, volgens de uitvinding, geproduceerde nevel gebruikt voor het maskeren van ongewenste geuren.
Aldus is het mogelijk om ervoor te zorgen dat geurhinder, bijvoorbeeld afkomstig van industri le keukens en dergelijke, vermeden wordt.
De uitvinding is natuurlijk niet beperkt tot de hierboven beschreven en in bijgaande figuren voorgestelde uitvoeringsvorm van de inrichting volgens de uitvinding. Zo kan genoemde fractioneringsleiding bijvoorbeeld voorzien zijn van kleine perforaties waarlangs vloeistof afkomstig van de vloeistoflaag, welke aan de wand gevormd wordt, afgevoerd wordt. Ook kan het profiel en de ruwheid van de binnenzijde van de fractioneringsleiding aangepast worden aan de aard van de te verstuiven vloeistof of aan de gebruikte snelheid van de gasstroom.
In bepaalde gevallen kan het eventueel nuttig zijn om met behulp van genoemde injektor rechtstreeks een nevel in genoemde fractioneringsleiding te produceren zodat in dit geval genoemde pulverisatieruimte overbodig is.
Ook kan de inrichting toegepast worden in airconditioning voor het regelen van bijvoorbeeld de luchtvochtigheid, in de veeteelt, in de voedingsindustrie, in de land-en tuinbouw, bijvoorbeeld voor het inbrengen in silo's van deeltjes die de rijping van de aanwezige voedingsmiddelen kunnen be nvloeden, enz