CH273336A - Sprühvorrichtung zur Bildung eines elektrisch geladenen Aerosols. - Google Patents

Sprühvorrichtung zur Bildung eines elektrisch geladenen Aerosols.

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CH273336A
CH273336A CH273336DA CH273336A CH 273336 A CH273336 A CH 273336A CH 273336D A CH273336D A CH 273336DA CH 273336 A CH273336 A CH 273336A
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Description


  Sprühvorrichtung zur Bildung eines elektrisch geladenen Aerosols.    Die Erfindung betrifft eine Sprühvor  richtung, mittels welcher durch Versprühen  einer Flüssigkeit in einem Gasstrom ein elek  trisch geladenes Aerosol gebildet wird, das       hochdispers    und stabil sein soll. Als Gas  kommt insbesondere Luft in Frage.  



  Bekanntlich pflegen Aerosole sich selbst  dann, wenn die     Versprühung        zunächst    in sehr  feiner Form erfolgt, durch die Zusammen  ballung von Flüssigkeitströpfchen, welche  miteinander in Berührung kommen, sehr  rasch zu vergröbern, und diese Wirkung     tritt     insbesondere innerhalb eines gebündelten  Sprühstrahles schon nach kurzem Wege auf.

    Es ist bereits versucht worden, diesem Effekt  durch Einführung von Ionen in den Sprüh  strahl. entgegenzuwirken, um durch elektri  sche     Aufladung    der einzelnen     Flüssigkeits-          partikelchen    abstossende Kräfte     zwischen    die  sen zu erzeugen, welche die Zusammenbal  lung verhindern, also das Aerosol stabil ma  chen.

   Die Einführung von     Ionisierungselek          troden    in den Sprühstrahl erwies sich jedoch  als wenig zweckmässig, weil diese Elektroden  gleichzeitig als     Prallflächen    wirken, an denen  (las Sprühgut sich in höchst     unerwünschter     Weise niederschlägt; ausserdem benötigt man  für den Betrieb- solcher     Ionisierungselek-          troden    sehr hohe Spannungen.  



  Die Erfindung geht zunächst von der  Erkenntnis aus, dass es genügt, den einzel  nen Panikelchen eine     Aufladung    von weni-    gen Elementarladungen mitzugeben, um ein  Aerosol stabil zu erhalten, und dass man zu  dieser     Aufladung    keiner Hochspannung be  darf, wenn man diese Ladungen nicht durch  Gasionisation, sondern durch     unmittelbaren     Kontakt von der     Abreisskante    auf das     Parti-          kelehen        überträgt,    indem man z. B. die  Sprühdüse selbst auf ein entsprechendes Po  tential auflädt.

   In der Praxis ergibt dies  allerdings zunächst sehr     gTobe    Aerosole.     Eine     nähere     Untersuchung        zeigte    jedoch, dass die  ser     Misserfolg    auf     Raumladungserscheinun-          gen    zurückzuführen ist und dass insbesondere  die     Vergröberung    des aerodynamischen     Zer-          stäubungsvorganges    an der     Abreisskante    von  der     Raumladung    des Sprühstrahles selbst  hervorgerufen wird,

   welche durch ihr Ge  genfeld das Abreissen der geladenen     Partikel-          chen    erschwert und deshalb nur von gröberen       Partikelchen    mit höherem mechanischem Im  puls durchstossen wird.     Aus    dieser weiteren  Erkenntnis folgt, dass durch     Auflockerung     dieser Raumladung die erwähnte     Vergröbe-          rung    behoben werden kann.

   Dies     gelingt    bei  der erfindungsgemässen Sprühvorrichtung;  die sich dadurch     äuszeichnet,    dass die     Abreiss-          liante,    an der die     Flüssigkeit    in den Gasstrom       gelangt,    aus elektrisch leitendem Werkstoff  besteht und mit dem einen Pol einer Span  nungsquelle von mindestens hundert Volt  verbunden ist, während eine mit dem andern  Pol dieser Spannungsquelle     verbundene    Raum-           ladungselektrode    ausserhalb des Sprühstrahles  angeordnet ist.

   Obwohl die vorzugsweise     posi-          tif    geladene     Raumladungselektrode    nicht mit  ihren     körperlichen    Teilen in den Sprühstrahl       eingreift    und so angebracht ist, dass sie für  den Sprühstrahl nicht als     Prallfläche    wirkt,       kompensiert    und verringert ihr Feld die  Raumladung, wie in den bekannten Elektro  nenröhren mit     Raumlad-Lmgsgitter,    so dass der  Sprühvorgang an der     Abreisskante    sich unge  hindert vollziehen kann und gegebenenfalls  sogar gefördert     wird.    Dabei ist zu bemerken,

    dass die     Wirkung    der Raumladung im Falle  von Ionen infolge deren kleiner Beweglich  keit     ausgeprägter    ist     als    diejenige einer       Raumladung    durch Elektronen, wie sie in  Elektronenröhren stattfindet.  



  Die Zeichnung     stellt    fünf beispielsweise       Aasführungsformen    der     erfindungsgemässen          Sprühvorrichtung    dar:       Fig.    1 ist das     Schema    einer ersten     Aus-          führungsform    der     Sprühvorrichtung    mit vor  der     Abreisskante    angeordneter     RaumladLmgs-          elektrode.     



       Fig.    2 ist das Schema einer zweiten     Aus-          führungsform    mit einer den Sprühstrahl     Lun-          schliessenden        Raumladungselektrode.     



       Fig.    3     zeigt    einen Schnitt durch einen       Kraftstoffvergaser,    welcher eine dritte Aus  führungsform verkörpert.  



       Fig.    4 ist ein Schnitt     durch    eine vierte       Ausführungsform,    welche als     Hocbleistungs-          sprühdüse    ausgebildet ist, und       Fig.    5     zeigt    einen Schnitt     dLireh    eine       Zentrifugal-Sprühvorrichtung,    welche eine  fünfte Ausführungsform darstellt.  



  Die in     Fig.    1 dargestellte einfache Sprüh  vorrichtung besteht aus einer     Flüssigkeitsdüse     1 und einer     DrLicklLdtdüse    2, welche in übli  cher Weise im Winkel zueinander angeordnet  sind. Als     Abreisskante    wirkt hierbei die Mün  dung der metallischen     Flüssigkeitsdüse    1. In       unmittelbarer    Nähe dieser     Abreisskante    ist  eine     flächenförmige        Raiunladungselektrode    3  angeordnet und mit dem positiven Pol einer  Spannungsquelle 4 verbunden, deren nega  tiver Pol an der metallischen Düse 1 liegt.

   Im  vorliegenden Falle besitzt diese Elektrode 3    die Gestalt einer runden, von der Luftdüse 2  unter Zwischenschaltung eines     Isolierringes    5  getragenen Scheibe und man versteht, dass bei  ausreichender Potentialdifferenz (etwa 200  bis 500 Volt)     das    elektrische Feld der  Scheibenelektrode 3, das den Sprühvorgang  hindernde Feld der in     unmittelbarer    Umge  bung der Flüssigkeitsdüse 1     entstehenden          Raumladungen    kompensieren muss. Dabei  steht die Elektrode 3 völlig ausserhalb des  Sprühstrahles.  



  Noch günstiger wird die Wirkung, wenn  man der     Raumladungselektrode    gemäss     Fig.    2  die Gestalt eines Zylinders     3a        gibt,    welcher in  Richtung des Sprühstrahles hinter der Ab  reisskante angeordnet ist und in dessen Achse  der Sprühstrahl verläuft.

   Währenddem die  Scheibe 3 (Fug. 1) das Strömungsbild an der  Luftdüse 2 etwas     ungünstig    beeinflusst, wirkt  ein solcher Zylinder aerodynamisch günstig       und        erzeugt    gleichzeitig ein Feld, dessen  Kraftlinien mit einer wesentlichen Kompo  nente in Richtung des Sprühstrahles verlau  fen     und    daher den     Abreissvorgang    an der  Düse 1 zusätzlich unterstützen.  



  Die     Fig.    3 zeigt einen     Kraftstoff-          Vergaser    für     Brennkraftmaschinen    in sche  matischer Darstellung. Eine hinter einem       Venturirohr    6 (von dem     nur    das Ende       sichtbar    ist) in den     AnsaLigkanal    ragende       Kraftstoffdüse    7 ist mit dem einen Pol  einer Spannungsquelle 8 verbunden, deren  anderer Pol an einer rohrförmigen, elek  trisch isoliert in den Ansaugkanal eingebau  ten     Raumladungselektrode    9 liegt.

   An die  Elektrode 9 schliesst     Lmter    Zwischenschaltung  eines kurzen     Isolierringes    10 eine ebenfalls  isoliert angeordnete metallische Auskleidung  11 eines zum Brennraum führenden Gemisch  rohres 12 an, welche an einem hohen, mit der  Sprühdüse 7 gleichnamigen Potential der       Spannungsquelle    liegt. Die von der Düse 7     i     fein versprühten, elektrisch geladenen Kraft  stofftröpfchen werden     infolgedessen    durch  das elektrostatisch abstossend wirkende Feld  der     Auskleidung    11 in einer Gemischsäule zu  sammen gehalten und vermögen diese     Aus-          kleidung    praktisch nicht mehr zu benetzen.

             Ilierdureh    wird die Verdampfung des Kraft  stoffes auf dem Wege zum     Brennraum    unter  stützt.  



  Den Querschnitt einer     Ilochleistungs-          Sprühdüse,    wie sie z. B.     in    den     Verdamp-          fungs-    und     TrocknLmgsapparaturen    der che  mischen Industrie     Verwendung    finden kann,  zeigt     Fig.    4. Eine Flüssigkeitsdüse 13 ist  axial innerhalb einer konischen Luftdüse 14  angeordnet und von dieser durch einen     Iso-          lierring    15     elektrisch    isoliert.

   Die radial in  eine Kammer der     Luftdüse    14 eingeführte  Pressluft bildet eine schraubenförmig rotie  rende     Luftsäule,    die etwa den gestrichelt an  gedeuteten     Sprühstrahl    erzeugt. Zwischen der       Luftdüse    14 und der     Flüssigkeitsdüse    13 ist  eine Spannungsquelle 8 angelegt.

   Infolge der  gewählten     Konstruktion    wirkt die Luftdüse  14 unmittelbar als     Raumladungselektrode.    Da  jedoch das Zentrum der     Raumladung    etwa in  einem     Wirbelkern    K liegt, empfiehlt     es    sich,  die elektrostatische     Wirkung    der Luftdüse 14  noch durch einen     venturiartig    gestalteten       Flektrodenzylinder    16 zu unterstützen, der  mittels Stege von der Luftdüse 14 getragen  wird.

   In manchen Fällen ist es dabei zweck  mässig, die Elektrode 16 von der Luftdüse 14  elektrisch getrennt zu halten und ihr ein  etwas höheres, gleichnamiges Potential     zu     erteilen wie der Luftdüse 14.  



  Die als Ladungsübertrager benutzte  Ab  reisskante  braucht natürlich nicht unbe  dingt die Mündung einer Düse zu sein. Sie  kann z. B. auch von der Scheibenkante eines       Zentrifugalzerstäubers,    etwa der im      Krause-          Sprühturm     üblichen Art gebildet werden.  Ein     Ausführungsbeispiel    dieser Art zeigt       Fig.    5 schematisch im Schnitt. Eine unterhalb  einer     Spritzschutzhaube    17 angeordnete Zen  trifugalscheibe 18 wird durch eine Welle 19  mit etwa 200     Umdr./Sek.    angetrieben und  liegt am negativen Pol einer     Spannungsquelle     20.

   Das in bekannter Weise aus Rohren 21  auf die Scheibe 18 abfliessende     Trocknungsgut     wird durch     Zentrifugalkraft    über die     Ober-          fl.äehe    der Scheibe 18 verteilt und am Rande  in der gestrichelt angedeuteten Weise nach  allen Seiten abgesprüht.

   Um hierbei durch    Kompensation des     Raumladungsfeldes    das  Abreissen feinster, elektrisch geladener Pani  kelchen zu     ermöglichen,    ist über die     Spritz-          schutzhaube    17 unter Zwischenschaltung eines       Isolierringes    22 eine     flanschförmige        Raumla-          dungselektrode    23 gezogen, welche am posi  tiven Pol einer Spannungsquelle 20 liegt.

   Da  die geladenen     Flüssigkeitspartikelchen    sich  gegenseitig abstossen, gelingt es auf diesem  Wege, das Aerosol     dispers    zu erhalten und  somit die     Trocknung    noch rascher und gleich  mässiger durchzuführen als bisher. In der  Praxis bedeutet dies,     da.ss    man dem Turm  einen kleineren Durchmesser geben kann,  bzw. die Trocknung mit verminderter Luft  temperatur durchführen kann; da es bekannt  ist, dass z. B. bei eiweisshaltigen Nahrungs  mitteln bereits eine Herabsetzung der     Trock-          nungstemperatur    um wenige Grade zu ent  scheidenden Qualitätsverbesserungen     führen     kann, bietet dies einen erheblichen Vorteil.  



  Da die geladenen     Partikelchen    infolge  ihrer grossen Zahl Elektrizitätsmengen mit sich  führen, welche Anlass zu sehr erheblichen sta  tischen     Aufladungen    geben können, empfiehlt  es sich, vor den Filteranlagen des     Trock-          nungsturmes    geerdete Entladungsgitter zu  stellen, welche diese     Aufladungen    ableiten.  Das gleiche Ziel erreicht man, wenn man     als     Spannungsquelle 20 eine niederfrequente       Weehselstromquelle    benutzt. Entsprechende  Massnahmen sind bei allen Ausführungsfor  men zu treffen, die mit eingeschlossenem  Sprühstrahl arbeiten.  



  Die Erfindung lässt sich bei allen Appa  raten und Anlagen anwenden, in welchen  man fein zerstäubte Flüssigkeiten benötigt       Lnd    besitzt den Vorteil, dass die entstehenden  Flüssigkeitsteilchen eine sehr gleichmässige  Ladung tragen, welche es sogar in gewissem  Umfange ermöglicht, das strömende Aerosol  durch elektrostatische Felder zu leiten und     mz     bündeln. Dies ist z. B. für die     FortleitLng    des       Aerosols    durch     RohrleitLngen    wichtig, in de  nen man dann durch entsprechende elek  trische     Aufladung    der     Wandungen    die Ent  stehung von Niederschlägen weitgehend un  terdrücken kann.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Sprühvorrichtiuig, mittels welcher durch Versprühen einer Flüssigkeit in einem Gas strom ein elektrisch geladenes Aerosol gebil det wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Abreisskante, an der die Flüssigkeit in den Gasstrom gelangt, aus elektrisch leitendem Werkstoff besteht -Lind mit dem einen Pol einer Spannungsquelle von mindestens hun dert Volt verbunden ist, während eine mit dem andern Pol -dieser Spannungsquelle ver bundene Raumladungselektrode ausserhalb des Sprühstrahles angeordnet ist.
    UNTERANSPRÜCHE: 1. Sprühvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Raumla- dungselektrode mit dem positiven Pol der Spannungsquelle verbunden ist. 2. Sprühvorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Feldlinien zwischen Abreisskante und Raumladungselek- trode eine Komponente in der Richtung des Sprühstrahles aufweisen.
    3. Sprühvorrichtung nach Patentanspruch und Unteranspruch 2, dadurch gekennzeich net, dass die Raumladungselektrode die Ge stalt . eines Zylinders besitzt, durch dessen Achse der Sprühstrahl geführt wird. 4. Sprühvorrichtung nach Patentanspruch, mit einer die Abreisskante bildenden Flüssig keitsdüse, welche von einer Gasdüse konzen trisch umschlossen ist, dadurch gekennzeich net, dass diese Gasdüse als Raumladungselek- trode geschaltet ist. 5.
    Sprühvorrichtung nach Patentanspruch, gekennzeichnet durch einen zur Fortleitung des Aerosols vorgesehenen, mit elektrisch lei tendem Belag ausgekleideten Kanal, dessen Wandungen auf ein gegenüber dem Potential der Abreisskante höheres, aber gleichnamiges Potential aufgeladen sind.
CH273336D 1949-01-25 1949-01-25 Sprühvorrichtung zur Bildung eines elektrisch geladenen Aerosols. CH273336A (de)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE966620C (de) * 1951-12-12 1957-08-29 Siemens Ag Einrichtung zum Herstellen von Aerosolen
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