Apparat zur Behandlung nüssiger und gasförmiger Substanzen in zerstäubter Form.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Apparat zur Behandlung flüssiger und gas- förmiger Substanzen in zerstäubter Form.
Gemäss der Erfinclung besitzt der Appa rat zwei Rotationsorgane, von denen das eine hohl ist, in verschiedenen Eöhen liegende Auströmungsöffnungen aufweist und zum
Ausschleudern cler zu behandelnden Substan- zen bestimmt ist. Er trägt eine Scheibe, gegen deren Rand hin eine Reihe von Prall flächen sitzen. Das andere, zur Zerstäubung der ausgeschleuderten Substanzen dienende
Rotationsorgan besteht aus einer ebenfalls mit Prallflächen versehenen Scheibe, die zwischen den Ausströmungsöffnungen und den Prallflächen des erstgenannten Rotations organes liegen.
Die beiliegencle Zeichnung zeigt zwei
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standes.
Gemma. Fig. 1 besitzt der Apparat einen zum Ausschleudern der zu behandelnden Substanzen dienenden Hohlkörper A, welcher mit Ausströmungsöffnungen B, B1 ausgestattet ist, durch welche die Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen usw. ausgeschleudert werden. Die Ausströmungsöffnungen B, B, sind in verschiedener Höhenlage am Hohl- körper A angebracht, so dass Flüssigkeiten in mehreren übereinanderliegenden Flüssig- keitsscheiben heraustreten. Der Hohlkörper A trait, von der gleichen Triebachse bewegt, eine Scheibe S, welche an der Peripherie eine Reihe von schräggestellten Aufprallfläehen D trägt.
Mit E ist ein Zuleitungsrohr bezeich net, das senkrecht in den Schleuderkörper A hineinragt. Das zweite Rotationsorgan be steht in dem Ausführungsbeispiel aus der
Scheibe F, die gegen ihren Rand hin eben falls mit einer Reihe von Prallflächen G ausgerüstet ist. Die beiden Rotationsorgane sind derart zueinander angeordnet, dass die
Aufprallflächen G des eigentlichen Aufprall- organes zwischen den Prallflächen D und den
Ausströmungsöffnungen B und BA des Hohlkörpers liegen.
Die zur Zerstäubung, beziehungsweise zur Reaktion zu bringenden Substanzen werden an der Basis des Hohlkörpers A eingeführt und steigen infolge der Rotation dieses Organes in demselben empor, bis sie das Niveau der Ausströmungsöffnungen B und B, er reicht haben. Sie verlassen dann den Hohl- körper durch die Ausstr¯mungs¯ffnungen in mehreren feinen, iibereinanderliegenden Fliis- sigkeitsscheiben, die mit sehr grosser Ge schwindigkeit auf die PrallflÏchen G des eigentlichen Zerstäubungsorganes aufprallen und von hier zum Teil nach innen zurückgeschleudert, zum grössten Teil aber auch nach aussen abgelenkt werden. Die nach aussen abgelenkten Teile prallen darauf auf die Prallflächen D des Hohlkörpers und werden hier noch weiter zerkleinert.
Diese sehräggestellten Prallfläehen D bewirken auch eine Saugwirkung, welche die Flüssig keitsnebel ansaugt und nach aussen abführt, so dass keine Stauungen entstehen können.
Da die Flüssigkeiten, L¯sungen, Suspensionen usw. in mehreren ubereinanderliegenden, d nnen Flüssigkeitsseheiben aus dem Hohlkörper herausgeschleudert werden, entstehen kleine, durch diese dünnen Flüssigkeitsscheiben abgegrenzte und mit feinem Flüssigkeitsnebel ausgef llte ReaktionsrÏume, in denen man beispielsweise gefahrlos solche Substanzen aufeinander einwirken lassen kann, welche bei gleicher Konzentration in einem andern Reaktionsraum Explosionen verursachen wür- den.
Die Eigenart dieser Reaktionsräume er möglieht auch, dass zum Beispiel Gase, wel che gleichzeitig mit den Fl ssigkeiten die Ausströmungsöffnungen des Hohlkörpers verlassen, jede Flüssigkeitsscheibe oben und unten sofort bespülen, und somit vom Austritt aus dem Hohlkörper bis zum Verlassen der Rotationsapparatur im innigen Kontakt mit der Flüssigkeit sind. Dadurch wird auch das Auftreten von toten Reaktionszonen vermieden.
Bei Verwendung der in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung mit den Buchstaben R und Ri bezeichneten, am Deckel des Apparatgehäuses angebrachten Zuführungsstutzen können die nachstehend erwähnten speziellen Reaktionsbedingungen geschaffen werden.
Bei Reaktionen, die in mehreren rasch hintereinander verlaufenden Phasen stattfinden, ist es über den Weg dieser Zufüh- rungsstutzen m¯glich, die in einem fort geschrittenen Reaktionsstadium aus den Rotationsorganen austretenden Reaktionsprodukte mit einem dritten Stoff innig in Kontakt zu bringen, zwecks Durchführung einer weiteren Reaktion. Der dritte Stoff kann aber auch, speziell bei empfindlichen Kör pern, zur der Reaktionsprodukte dienen, zum Beispiel durch spontane K hlung vermittelst einer leichtsiedenden Substanz, oder durch rasches Vermischen der Reaktionsprodukte mit einem geeigneten, stabilisierend wirkenden Verd nnungsmittel.
Bei Reaktionen mit zirkulierenden Gasen kann vielfach der Fall eintreten, dass die abziehenden Gase in unerwünschtem Masse flüssige und zum Teil feste Partikelchen mitreissen. Diesem Ubelstande kann, abgesehen von den allgemein bekannten Massnahmen. dadurch gestenert verclen, dass man zwischen die Rotationsorgane und die seitliehe Ge- häusewandung in geeignetem Abstande einen ringförmigen Mantel P, wie aus Fig. 1 ersichtlich, anbringt. Der ringförmige Raum zwischen Mantel und Gefϯwand bedingt eine verhältnismässig langsame Strömung der abziellenden Gase, so dass diesen Gelegenheit geboten ist, die mitgerissenen Teilchen zu sedimentieren.
Dieser Effekt kann durch Zwischenschalten von Füllkörpern und dergleichen gesteigert werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher das zum Ausschleudern der zu behandelnden Substanzen dienende Sehleuderorgan mehrere formÏhnli@he. konaxial zur Triebachse und übereinander angeordnete Hohlk¯rper A, A1 und A2 aufweist. Diese Einrichtung ermögliclit, dass die zur Zerstäubung bezw. zur Reaktion zu bringenden Stoffe voneinander getrennt in das Schleuderorgan eingef hrt und aus diesem herausgeschleudert werden können, so dass sie erst nach dem Ausschleudern in nebelfeiner Verteilung miteinander in Berührung kommen. Der äusserste Schleuderk¯rper A2 trÏgt in diesem Falle die Scheibe S, auf welcher die Prallfläehen D sitzen.
Das zur Zerstäubung dienende Rotationsorgan besteht auch hier, mie in Fig. 1, aus einer Scheibe F mit einer Reihe von Prallfläehen G. Auch hier sind Ausschleuder-und Zersta. ubungsorgan derart zueinander angeordnet, dass die Prallflächen G des letzteren zwischen die Prallflächen D und die Aus strömungsöffnungen B, Bg und B2 des Schleuderorganes zu liegen kommen.
Die Zufüh- rung der zu behandelnden Stoffe erfolgt ge mäss dem Ausführungsbeispiel durch seitliche Zuleitungen H, Hl und jH, die jeweilen in die Basis der einzelnen Hohlkörper A, A, und A2 münden. Besonders günstige Arbeitsbedingungen erreicht man, wenn man zwischen die einzelnen Ausströmungsöffnungen R, B und B2 mindestens einen an der Peripherie sternartig ausgeschnittenen Füh- rungsring anordnet, dessen Spitzen nach ver schiedenen Seiten gebogen sind, so dass entsprechend der verschiedenen Höhenlage der Spitzen superponierte Flüssigkeitsscheiben entstehen.
In Fig. 2 sind die Spitzen der Führungsringe mit den Buchstaben I, I und I2 bezeichnet. Die entsprechende Auf-und Abwärtsbiegung der Spitzen der einzelnen Führungsringe sind durch punktierte Pfeile angedeutet (vergleiche Fig. 3).
In Fig. 1 werden die beiden Rotationsorgane durch zwei ineinander eingebaute Achsen E und L angetrieben, während in Fig. 2 die Rotationsorgane durch zwei sich gegenüberstehende Triebachsen 2V und 0 be tätigt werden.
Als Triebachsen für die beiden rotierenden Organe können beispielsweise auch Hohlwellen verwendet werden, welche die Zufuhr von Flüssigkeiten und Gasen er mögliehen. Durch konische Ausbildung der Hohlkörper A erreicht man ein selbsttätiges und fortlaufendes Ansaugen der Flüssig- keiten, wenn man die Spitze des Konus mit einer Öffnung versieht, die in die Flüssig- keit hineintaucht. Für viele Fälle ist es erwünscht, die in Reaktion getretenen Stoffe zu kühlen. Zu diesem Zwecke können in den Apparat geeignete Kühlvorrichtungen ein gerba. ut werden.
Die beiden Rotationsorgane können im entgegengesetzten oder im gleichen Sinne mit relativ verschiedener Ge schwindigkeit bewegt werden.
Neben den bereits erwähnten Verfahren zur Zerstäubung von Flüssigkeiten oder Sus pensionen gestatten die in den Ausführungs- beispielen beschriebenen Vorriehtungen eine Reihe von weiteren Operationen. Die mit den dort beschriebenen Apparat erzielte ungemein feine Zerstäubung und Zerkleinerung der Flüssigkeiten und festen Körper, sowie die clurch sie erreichten und vorstehend beschriebenen günstigen Reaktionsbedingungen begünstigen im hohen Grade die Ausführung chemischer Reaktionen zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Körpern. Die Flüssigkeiten können auch unter Druck in die rotierenden Organe eingeführt werden.
Bei der Ausführung chemischer Reaktionen zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen können die trockenen oder angefeuchteten festen Stoffe gleichzeitig mit den flüssigen, oder einer dieser beiden, oder beide zusammen, in feinster Verteilung mit den Gasen aus dem Schleuderkörper gegen das eigentliche Aufprallorgan geschleudert werden.
Als besonders vorteilhaft haben sich die vorstehend beschriebenen Apparate beispielsweise für die Ausführung katalytischer Reaktionen bewährt, wobei der Katalyt gleichzeitig mit den zu reagierenden Stoffen aus dem Schleuderkörper herausgeschleudert werden kann.
Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich insbesondere auch zum Umsetzen schwer- löslicher Verbindungen, zum Beispiel zum Kaustifizieren von Soda mittelst Erd alkalioxyden, und zum Umsetzen von solchen Verbindungen, welche oberflächlich leicht verkrustet werden, wie dies zum Beispiel bei der Umsetzung von Bleisalzen mittelst Schwefelwasserstoffes der Fall ist.
Die Vorrichtungen können aber auch zum Konzentrieren von Lösungen verwendet werden. Dabei werden mit der zu konzentrierenden Lösung Gase oder ungesättigte Dämpfe in einer Menge ausgeschleudert, welche zur Erzielung des gewünschten Eonzentrations- grades erforderlich ist.
Bei sehr groBer Tourenzahl bezw. grosser kinetischer Energie der ausgeschleuderten und aufprallenden Substanzen können die in Suspension gehaltenen festen Teilchen mittelst der in den Ausführungsbeispielen be schriebenen Apparate in den kolloidalen Zustand übergeführt werden.
Die beschriebenen Verfahren können unter Druck, Vakuum und erhöhter Temperatur ausgeführt werden, beispielsweise k¯nnen die Rotationsorgane elektrisch erwÏrmt werden.
SchlieBlich können die beiden Rotationsorgane als Elektroden ausgebildet werden, so da¯ die Vorrichtung für die Ausführung elektrochemischer oder elektrostatischer Prozesse verwendet werden kann.
Ein besonderer Vorteil, speziell des Ausführungsbeispiels gema. Fig. 2, besteht darin, daB man sehr labile Körper, welche zum Beispiel nur während eines Bruchteils einer Sekunde in einem bestimmten Milieu existenzfähig sind, mit geeigneten andern Stoffen vor der Zersetzung in kontinuier- lichem Gange zur Reaktion bringen kann.
Desgleichen eignet sich die Vorriehtung gemma. Ausführungsbeispiel 2 zum Mischen von Gasen, ferner zum Extrahieren von Lösungen und zu solchen Destillationen, bei denen eine indifferente Substanz in Dampfform zur Entfernung der flüchtigen Bestand- teile aus einer Lösung dient, wie dies zum Beispiel bei den sogenannten Dampfdestillationen der Fall ist.
PATENTANSPRUCII :
Apparat zur Behandlung flüssiger und gasförmiger Substanzen in zerstäubter Form, dadurch gekennzeichnet, da¯ er zwei@ Rota tionsorgane aufweist, von denen das eine, zum Ausschleudern der zu behandelnde Substanzen dienende, hohl ist, in verschiedenen Höhen liegende Ausströmungsöffnungen besitzt und eine Scheibe trägt, gegen deren Rand hin eine Reihe von Prallflächen sitzen, während das andere, zur Zerstäubung der ausgeschleuderten Stoffe dienende Rotationsorgan aus einer ebenfalls mit Prallflächen versehenen Scheibe besteht, die)
zwischen den Ausströmungsöffnungen und den Prallf ! äehen des erstgenannten Rotationsorganes liegen.