CH704943B1

CH704943B1 - Bi-fuel internal mixing nozzle assembly and method for atomizing a liquid.

Info

Publication number: CH704943B1
Application number: CH01700/12A
Authority: CH
Inventors: Peter Walzel; Britta Loskand; Gerhard Schaldach
Original assignee: Tech Universität Dortmund
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2011-03-16
Publication date: 2015-01-30
Also published as: DE102010012554A1; WO2011116892A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Zweistoff-Innenmischdüsenanordnung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit mittels eines Gases, umfassend einen Düsenkörper (D) mit einer Düsenkammer, in welche wenigstens eine Flüssigkeitszuführung (1) und wenigstens eine Gaszuführung (2) münden und die am stromabwärtigen Ende wenigstens eine Düsenöffnung (6) aufweist, durch welche die in der Düsenkammer mit dem Gas gemischte Flüssigkeit zur Umgebung hin zerstäubbar ist, wobei stromabwärts der Zuführungen wenigstens ein poröser Verteilkörper (3) angeordnet ist, durch den Gas und Flüssigkeit vollständig hindurchleitbar und darin verteilbar sind, wobei in Strömungsrichtung nach dem wenigstens einen Verteilkörper (3) und vor der wenigstens einen Düsenöffnung (6), insbesondere vor jeder Düsenöffnung (6) ein in Richtung zur Düsenöffnung sich im Querschnitt verjüngender Freiraum (5) angeordnet ist. Die Erfindung betrifft weiterhin ein entsprechendes Verfahren.The invention relates to a pneumatic two-component internal mixing nozzle arrangement for atomizing a liquid by means of a gas, comprising a nozzle body (D) with a nozzle chamber into which at least one liquid inlet (1) and at least one gas inlet (2) and at the downstream end at least one nozzle opening (6), by means of which the liquid mixed in the nozzle chamber with the gas is atomizable to the environment, wherein downstream of the feeders at least one porous distributor body (3) is arranged through which gas and liquid are completely passable and distributable therein, wherein Flow direction after the at least one distributor body (3) and before the at least one nozzle opening (6), in particular in front of each nozzle opening (6) in the direction of the nozzle opening in cross-section tapering space (5) is arranged. The invention further relates to a corresponding method.

Description

[0001] Die Erfindung betrifft eine pneumatische Zweistoff-Innenmischdüsenanordnung zur Zerstäubung einer Flüssigkeit mittels eines Gases, umfassend einen Düsenkörper mit einer Düsenkammer, in welche wenigstens eine Flüssigkeitszuführung und wenigstens eine Gaszuführung münden und die am stromabwärtigen Ende wenigstens eine Düsenöffnung aufweist, durch welche die in der Düsenkammer mit dem Gas gemischte Flüssigkeit zur Umgebung hin zerstäubbar ist. The invention relates to a pneumatic two-component internal mixing nozzle arrangement for atomizing a liquid by means of a gas, comprising a nozzle body with a nozzle chamber, in which at least one liquid inlet and at least one gas supply open and at the downstream end has at least one nozzle opening, through which the in the nozzle chamber with the gas mixed liquid is atomized to the environment.

[0002] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Zerstäubung einer Flüssigkeit mittels eines Gases, bei dem in eine Düsenkammer eines Düsenkörpers über wenigstens eine Zuführung eine Flüssigkeit und über wenigstens eine Zuführung ein Gas eingeleitet und in der Düsenkammer gemischt werden, wonach das Flüssigkeits-Gas-Gemisch mittels wenigstens einer am stromabwärtigen Ende der Düsenkammer angeordneten Düsenöffnung zur Umgebung hin zerstäubt wird. The invention further relates to a method for atomizing a liquid by means of a gas, in which a liquid is introduced into a nozzle chamber of a nozzle body via at least one feed and via at least one feed and mixed in the nozzle chamber, after which the liquid gas Mixture is atomized by means of at least one arranged at the downstream end of the nozzle chamber nozzle opening to the environment.

[0003] Düsenanordnungen dieser im Stand der Technik bekannten Art sowie die bekannten Verfahren beruhen darauf, innerhalb einer Düsenanordnung eine Flüssigkeit, gegebenenfalls auch mit Partikeln beladene Flüssigkeit, mit einem Gas zu vermischen und aufgrund des Betriebs mit hohen Drücken innerhalb der Düsenkammer gegenüber der Umgebung an der Düsenöffnung eine Expansion und damit ein Zerstäuben des Flüssigkeits-Gas-Gemisches zu erzielen. Der für die Zerstäubung benötigte Energieeintrag erfolgt hierbei im Wesentlichen durch das Gas. Nozzle arrangements of this type known in the art and the known methods are based on mixing within a nozzle arrangement a liquid, possibly also with particles laden liquid, with a gas and due to the operation at high pressures within the nozzle chamber relative to the environment the nozzle opening to achieve an expansion and thus a sputtering of the liquid-gas mixture. The energy input required for the atomization takes place here essentially by the gas.

[0004] Durch bekannte Düsenanordnungen und bekannte Verfahren dieser Art werden Partikelgrössen der Flüssigkeit von mehreren Mikrometern erzielt. Dabei können sowohl Flüssigkeitstropfen in dieser Grössenordnung als auch Feststoffpartikel erreicht werden, insbesondere dann, wenn als Flüssigkeit ein verdunstendes Lösungsmittel eingesetzt wird. By known nozzle arrangements and known methods of this type particle sizes of the liquid are achieved by several micrometers. In this case, both liquid droplets of this order of magnitude and solid particles can be achieved, in particular if an evaporating solvent is used as the liquid.

[0005] Im Stand der Technik ist es dabei als Problem bekannt, dass bei bisherigen Aufbauten und Verfahren im Betrieb im Wesentlichen festzustellen ist, dass bei niedrigviskosen Flüssigkeiten eine Proportionalität von Düsendurchmesser und Tropfendurchmesser gegeben ist, wenn das Produkt aus Düsendurchmesser und Druck konstant gehalten wird. Dies bedeutet, dass zur Erzielung kleinerer Tropfendurchmesser die Düsendurchmesser verringert, gleichzeitig damit aber der Arbeitsdruck einer solchen Düse erhöht werden muss. Aus diesem Grund konnten bislang Tropfenabmessungen nach der Zerstäubung in einem Bereich unterhalb von 1 Mikrometer nicht erschlossen werden. Darüber hinaus ist es als weiteres Problem bekannt, dass bisherige Düsenanordnungen aufgrund von Pfropfenbildung innerhalb einer Düsenkammer zu Pulsationen neigen. In the prior art, it is known as a problem that is to determine in previous structures and methods in operation substantially that in low-viscosity liquids, a proportionality of nozzle diameter and drop diameter is given if the product of nozzle diameter and pressure is kept constant , This means that to achieve smaller droplet diameter reduces the nozzle diameter, but at the same time so that the working pressure of such a nozzle must be increased. For this reason, until now, droplet dimensions after atomization in a range below 1 micrometer could not be tapped. In addition, it is known as a further problem that previous nozzle arrangements tend to pulsations due to plug formation within a nozzle chamber.

[0006] Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zweistoff-Innenmischdüsenanordnung und ein Verfahren zur Zerstäubung von Flüssigkeiten bereitzustellen, mit denen ein sehr gleichmässiges Zerstäuben einer gewünschten Flüssigkeit erzielt wird und bevorzugterweise der Bereich einer Tröpfchengrösse kleiner als 1 Mikrometer Durchmesser erschlossen wird. The object of the invention is to provide a two-substance internal mixing nozzle arrangement and a method for atomizing liquids, with which a very uniform sputtering of a desired liquid is achieved and preferably the range of a droplet size smaller than 1 micrometer diameter is opened.

[0007] Erfindungsgemäss wird diese Aufgabe mit einer Konstruktion einer Zweistoff-Innenmischdüsenanordnung der vorbeschriebenen gattungsgemässen Art erzielt, bei welcher stromabwärts der Zuführungen von Gas und Flüssigkeit wenigstens ein poröser Verteilkörper angeordnet ist, durch den Gas und Flüssigkeit vollständig hindurchleitbar und darin verteilbar sind, wobei in Strömungsrichtung nach dem wenigstens einen Verteilkörper und vor der wenigstens einen Düsenöffnung, insbesondere vor jeder Düsenöffnung, wenn mehrere vorgesehen sind, ein in Richtung zur Düsenöffnung sich im Querschnitt verjüngender Freiraum angeordnet ist. According to the invention this object is achieved with a construction of a two-material internal mixing nozzle assembly of the generic type described above, in which downstream of the feeds of gas and liquid at least one porous distributor body is arranged, are completely hindurchleitbar through the gas and liquid and can be distributed therein, in Flow direction after the at least one distributor body and in front of the at least one nozzle opening, in particular in front of each nozzle opening, if a plurality are provided, a free space which tapers in cross-section in the direction of the nozzle opening is arranged.

[0008] Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Zerstäubung einer Flüssigkeit gemäss den vorbenannten gattungsgemässen Verfahrensschritten ist dadurch ausgezeichnet, dass die Flüssigkeit und das Gas in der Düsenkammer vollständig durch wenigstens einen stromabwärts der Zuführungen angeordneten porösen Verteilkörper geleitet und darin verteilt werden und aus dem wenigstens einen Verteilkörper austretende Flüssigkeitsligamente vor dem Durchtritt durch wenigstens eine Düsenöffnung in einem der Düsenöffnung vorgelagerten und sich in Richtung zur Düsenöffnung im Querschnitt verjüngenden Freiraum verstreckt werden. An inventive method for atomizing a liquid according to the above-mentioned generic method steps is characterized in that the liquid and the gas in the nozzle chamber completely through at least one downstream of the feeders arranged porous distributor body and distributed therein and emerging from the at least one distributor body Liquid ligaments before passing through at least one nozzle opening in one of the nozzle opening upstream and are stretched in the direction of the nozzle opening in cross-section tapering space.

[0009] Der wesentliche Kerngedanke der Erfindung ist sowohl bezogen auf die Zweistoff-Innenmischdüsenanordnung als auch das Verfahren darin zu sehen, dass innerhalb einer Düsenkammer mittels eines porösen Verteilkörpers zunächst eine sehr gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit durch die Kapillarwirkung in den Poren erzielt wird, wobei das in dem wenigstens einen Verteilkörper erzeugte Gemisch aus Flüssigkeit und Gas nach dem Austritt aus dem wenigstens einen Verteilkörper innerhalb des benannten Freiraums vor einer jeweiligen Düsenöffnung verstreckt wird. The essential core idea of the invention is to be seen both in relation to the dual-substance internal mixing nozzle arrangement and the method that within a nozzle chamber by means of a porous distributor body first a very uniform distribution of the liquid is achieved by the capillary action in the pores, wherein the in the at least one distributor body generated mixture of liquid and gas after the exit from the at least one distributor body within the designated free space is stretched in front of a respective nozzle opening.

[0010] Dies bedeutet, dass aus dem Verteilkörper austretende einzelne Tropfen bzw. bevorzugt Flüssigkeitsligamente, die durch die Porengrösse des Verteilkörpers eine bereits vordefinierte Grösse bzw. Querschnitt haben, noch weiter verfeinert werden, was durch die Verstreckung erfolgt, die innerhalb des Freiraums stattfindet. Diese Verstreckung beruht darauf, dass der Gesamtvolumenstrom durch eine Düsenanordnung konstant ist, demnach also in einem Freiraum, dessen Querschnitt in Richtung zur Düsenöffnung abnimmt, die Strömungsgeschwindigkeit in Richtung zur Düsenöffnung zunimmt und somit Tropfen oder Flüssigkeitsligamente in die Richtung zur Düsenöffnung beschleunigt und somit auseinandergezogen und damit gleichzeitig verdünnt werden. This means that emerging from the distributor body single drops or preferably liquid ligaments, which have an already predefined size or cross section through the pore size of the distributor, are further refined, which takes place by the stretching, which takes place within the free space. This stretching is based on the fact that the total volume flow through a nozzle arrangement is constant, that is to say in a free space whose cross-section decreases in the direction of the nozzle opening, the flow velocity increases in the direction of the nozzle opening and thus accelerates drops or liquid ligaments in the direction to the nozzle opening and thus pulled apart and to be diluted at the same time.

[0011] Erst diese innerhalb des Freiraums noch weiter verdünnten Tropfen bzw. Flüssigkeitsligamente treten durch die Düsenöffnung hindurch und werden danach zur Umgebung hin aufgrund der Druckunterschiede zwischen Umgebung und Düsenkörper fein zerstäubt. Only this within the space even further diluted drops or liquid ligaments pass through the nozzle opening and are then atomized to the environment due to the pressure differences between the environment and the nozzle body finely.

[0012] Durch die erfindungsgemäss erzielte besonders feine und gleichmässige Vermischung innerhalb des wenigstens einen Verteilkörpers und die nachfolgende Verstreckung innerhalb eines jeweiligen Freiraums vor einer Düse können somit bei der Zerstäubung Tropfendurchmesser kleiner 1 Mikrometer erzielt werden. Darüber hinaus wird eine Pfropfenbildung innerhalb der Düsenkammer, insbesondere innerhalb des Freiraums zwischen porösem Verteilkörper und Düsenöffnung aufgrund der sehr gleichmässigen und feinen Vermischung innerhalb des wenigstens einen porösen Verteilkörpers zuverlässig vermieden. By the invention achieved particularly fine and uniform mixing within the at least one distributor body and the subsequent drawing within a respective space in front of a nozzle droplet diameter smaller than 1 micrometer can thus be achieved in the atomization. In addition, a plug formation within the nozzle chamber, in particular within the free space between the porous distributor body and the nozzle opening, is reliably avoided due to the very uniform and fine mixing within the at least one porous distributor body.

[0013] Bei der erfindungsgemässen Ausführung einer Mischdüsenanordnung der vorbeschriebenen Art kann ein poröser Verteilkörper, z.B. ein erster poröser Verteilkörper bevorzugt eine Porengrösse kleiner 20 µm aufweisen. Porositäten im Bereich von 0,2 bis 0,4 sind dabei weiterhin besonders bevorzugt. Ein nachfolgender poröse Körper hat vorzugsweise Porositäten von 0,5 bis 0,9 und kann weiter bevorzugt im Austrittsquerschnitt vorzugsweise 7 bis 40 Kanäle aufweisen. Ein Verteilkörper kann zur Erzielung einer guten Verteilung in Strömungsrichtung eine Dicke von wenigen Millimetern, z.B. von 1 bis 10 mm bevorzugt 2–5 mm, besonders bevorzugt 2–3 mm, haben. In the inventive design of a mixing nozzle arrangement of the type described above, a porous distributor body, e.g. a first porous distributor body preferably has a pore size of less than 20 μm. Porosities in the range of 0.2 to 0.4 are furthermore particularly preferred. A subsequent porous body preferably has porosities of 0.5 to 0.9, and more preferably may have 7 to 40 channels in the exit section. A distributor may have a thickness of a few millimeters, e.g. from 1 to 10 mm, preferably 2-5 mm, more preferably 2-3 mm.

[0014] Hierbei kann es in weiterer Ausführung vorgesehen sein, dass ein poröser Verteilkörper bzw. bei einer Hintereinanderschaltung mehrerer poröser Verteilkörper zumindest der in Strömungsrichtung letzte Verteilkörper so ausgewählt wird, dass gewünschte vordefinierte Abströmbedingungen an dessen der Düsenöffnung gegenüberliegenden Oberfläche eingestellt sind. Beispielsweise kann ein Verteilkörper bzw. der in Strömungsrichtung letzte Verteilkörper so ausgewählt sein, dass bei der Strömung bzw. Ausbildung der Flüssigkeitstropfen oder -ligamente eine Weberzahl grösser 4 erzielt wird. In this case, it may be provided in a further embodiment that a porous distribution body or at a series connection of several porous distribution body at least the last in the flow direction distribution body is selected so that desired predefined outflow conditions are set at its opposite surface of the nozzle opening. For example, a distributor body or the last distribution body in the direction of flow can be selected such that a Weber number greater than 4 is achieved during the flow or formation of the liquid droplets or ligaments.

[0015] Bei Einsatz von mehreren, hintereinander angeordneten Verteilkörpern, insbesondere von wenigstens zwei hintereinander folgenden Verteilkörpern, die besonders bevorzugt ohne Zwischenraum aufeinanderfolgen, kann es vorgesehen sein, dass durch den letzten Verteilkörper wie vorbeschrieben die Abströmbedingungen eingestellt sind und durch einen ersten oder auch mehrere zuvor angeordnete Verteilkörper u.a. durch die Kapillarwirkung in den Poren des porösen Körpers eine besonders gleichmässige Vermischung erzielt wird. When using a plurality of successively arranged distributor bodies, in particular of at least two successive distributor bodies, which particularly preferably follow one another without space, it can be provided that the outflow conditions are set by the last distributor body as described above and by one or more previously arranged distribution body, inter alia a particularly uniform mixing is achieved by the capillary action in the pores of the porous body.

[0016] So kann es hierfür in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass stromabwärts eines ersten porösen Verteilkörpers wenigstens ein weiterer poröser Verteilkörper angeordnet ist, wobei in Strömungsrichtung die Porosität der Verteilkörper von Körper zu Körper oder auch innerhalb eines Körpers zunimmt. So wird nämlich im ersten porösen Körper, der vorzugsweise von der Flüssigkeit benetzbar ist, durch eine geringere Porosität und Porenweite positiv Einfluss genommen auf eine besonders gute Verteilung und Vermischung von Gas und Flüssigkeit, insbesondere durch eine intensive Querströmung quer zur Hauptströmungsrichtung der Düse, wohingegen Verteilkörper mit einer höheren Porosität bzw. zumindest mit einer grösseren Porengrösse die zur weiteren Verstreckung benötigten Flüssigkeitstropfen bzw. -ligamente am Austritt aus diesem Verteilkörper bereitstellen. Thus, it may be provided for this purpose in one embodiment, that downstream of a first porous distribution body at least one further porous distribution body is arranged, wherein increases in the flow direction, the porosity of the distribution body from body to body or within a body. Thus, in the first porous body, which is preferably wettable by the liquid, positively influenced by a lower porosity and pore size on a particularly good distribution and mixing of gas and liquid, in particular by an intensive cross flow transverse to the main flow direction of the nozzle, whereas distributor with a higher porosity or at least with a larger pore size, the liquid droplets or ligaments required for further stretching provide at the exit from this distributor body.

[0017] Zur Erzielung dieser Wirkungen können verschiedenartige Verteilkörper eingesetzt werden. Ein Verteilkörper bzw. auch mehrere Verteilkörper, insbesondere die unterschiedliche Parameter in ihrer Hintereinanderanordnung aufweisen, können z.B. durch einen Schwamm oder eine Wolle oder einen Sinterkörper ebenso wie durch eine Schüttung von einzelnen Partikeln oder auch eine Fritte ausgebildet sein. Jede dieser vorgenannten Verteilkörperarten kann dabei auch durch verschiedene Materialien, wie z.B. Metalle, Keramiken, insbesondere auch Glas, ausgebildet sein. To achieve these effects, various types of distributing bodies can be used. A distributor body or else a plurality of distributor bodies, in particular having the different parameters in their series arrangement, can e.g. be formed by a sponge or wool or a sintered body as well as by a bed of individual particles or a frit. Each of these aforementioned Verteilkörperarten can thereby also by different materials, such as. Metals, ceramics, especially glass, be formed.

[0018] In einer besonders bevorzugten Weiterbildung eines Verteilkörpers, insbesondere eines in Strömungsrichtung letzten oder auch einzigen Verteilkörpers, kann es vorgesehen sein, dass ein Verteilkörper sich kreuzende Kanäle aufweist, insbesondere wobei keine der Kanalrichtungen in der Hauptströmungsrichtung liegt oder ein solcher Verteilkörper sich kreuzende Stege aufweist, insbesondere von denen keiner der Stege in Hauptströmungsrichtung liegt, wobei die zuvor benannten kreuzenden Kanäle oder Stege jeweils ein Strömen der Flüssigkeit und/oder des Gases innerhalb des Verteilkörpers quer zur Hauptströmungsrichtung bewirken. Neben dem Effekt der eintretenden Querströmung und somit einer guten Verteilung über die gesamte Querschnittsfläche des Verteilkörpers bewirkt die Ausbildung eines Verteilkörpers durch Kanäle oder sich kreuzende Stege eine sehr gute definierte Ausbildung von Flüssigkeitsligamenten, die sodann an der Endfläche des Verteilkörpers zu den vorbenannten Freiräumen entstehen. In a particularly preferred embodiment of a distributor, in particular one in the flow direction last or single distribution body, it may be provided that a distributor has intersecting channels, in particular wherein none of the channel directions is in the main flow direction or such a distributor intersecting webs in particular of which none of the webs is in the main flow direction, wherein the aforementioned crossing channels or webs each cause a flow of the liquid and / or the gas within the distributor body transversely to the main flow direction. In addition to the effect of the incoming transverse flow and thus a good distribution over the entire cross-sectional area of the distributor body causes the formation of a distributor by channels or intersecting webs a very well-defined formation of liquid ligaments, which then arise at the end face of the distributor to the above-mentioned open spaces.

[0019] So kann es beispielsweise vorgesehen sein, in Strömungsrichtung zunächst einen Verteilkörper aus einer Vielzahl von losen oder auch gesinterten Partikeln vorzusehen, der zunächst eine gute Vermischung von Gas und Flüssigkeit bewirkt und sodann auf diesem in Strömungsrichtung einen Verteilkörper mit kreuzenden Kanälen oder Stegen vorzusehen, der die Ausbildung definierter Flüssigkeitsligamente begünstigt. Thus, it may be provided, for example, in the flow direction, first to provide a distributor of a variety of loose or sintered particles, which initially causes a good mixing of gas and liquid and then provided on this in the flow direction a distributor with crossing channels or webs which favors the formation of defined ligaments of liquid.

[0020] In einer Weiterbildung kann es auch vorgesehen sein, dass nach einem einzigen oder dem in Strömungsrichtung letzten porösen Verteilkörper als wenigstens ein Hilfselement ein Drahtgestrick, ein Drahtmaschengitter und/oder ein Lochblech oder eine Kombination aus mehreren hiervon vorgesehen ist, insbesondere wobei ein Lochblech in der Kombinationskette an letzter Stelle angeordnet ist. Ein Drahtgestrick und/oder Drahtmaschengitter vor einem Lochblech erlaubt eine Querströmung der aus einem porösen Verteilkörper austretenden Flüssigkeit und des Gases zu den Löchern im Lochblech. Dabei wird ein hoher Druckverlust im porösen Verteilkörper vermieden. Das Lochblech gibt nun durch die Anzahl der Löcher die Durchströmstellen in den Freiraum vor der Düsenöffnung vor, wobei die Löcher sowohl vom Gas als auch von der Flüssigkeit durchströmt werden. Bevorzugt wird eine Anzahl von 5 bis 30 Löchern pro Düsenöffnung gewählt. In a further development, it may also be provided that after a single or last in the flow direction porous distribution body as at least one auxiliary element a wire mesh, a wire mesh grid and / or a perforated plate or a combination of several thereof is provided, in particular wherein a perforated plate is arranged in the last position in the combination chain. A wire mesh and / or wire mesh grid in front of a perforated plate allows a transverse flow of the liquid emerging from a porous distributor body and of the gas to the holes in the perforated plate. In this case, a high pressure loss in the porous distributor body is avoided. The perforated plate is now by the number of holes, the flow-through in the free space in front of the nozzle opening, the holes are traversed by both the gas and the liquid. Preferably, a number of 5 to 30 holes per nozzle opening is selected.

[0021] In einer weiteren bevorzugten Ausbildung kann es auch vorgesehen sein, dass ein die Eintrittsfläche zu einem Freiraum bildender stromabwärtiger Bereich des wenigstens einen Verteilkörpers bzw. eines in Strömungsrichtung letzten Verteilkörpers oder auch Hilfselementes in der Form einer Teil-Kugelschale oder eines Teil-Zylinders ausgebildet ist, deren Mittelpunkt in der Düsenöffnung, insbesondere in deren Zentrum liegt oder stromabwärts davon. In a further preferred embodiment, it may also be provided that a downstream area of the at least one distributor body or of a last distribution body or auxiliary element in the flow direction forming the entrance surface into a free space in the form of a partial spherical shell or a partial cylinder is formed, whose center lies in the nozzle opening, in particular in the center or downstream thereof.

[0022] Hierdurch wird erreicht, dass der Abstand von Düsenzentrum und Verteilkörperendfläche an jeder Stelle gleich ist und somit jedes aus der Verteilkörperoberfläche austretende Flüssigkeitsligament in gleicher Weise auf seinem Weg zur Düsenöffnung gestreckt wird. Alle Flüssigkeitsligamente, die die Düsenöffnung durchströmen, erhalten damit die gleiche Streckung, was einen besonders gleichmässigen Betrieb und eine gleichmässige Grössenverteilung der erzeugten Flüssigkeitstropfen nach dem Aufreissen der Flüssigkeitsligamente in Strömungsrichtung nach der Düsenöffnung bewirkt. This ensures that the distance from the nozzle center and Verteilkörperendfläche is the same at each point and thus each emerging from the Verteilkörperoberfläche liquid ligament is stretched in the same way on its way to the nozzle opening. All liquid ligaments which flow through the nozzle opening are thus given the same extension, which brings about a particularly uniform operation and a uniform size distribution of the liquid drops produced after the tearing of the liquid ligaments in the flow direction downstream of the nozzle opening.

[0023] Bei den erfindungsgemässen Ausführungen der Mischdüsenanordnung bzw. auch bei dem erfindungsgemässen Verfahren erfolgt massgeblich die Mischung von Gas und Flüssigkeit innerhalb des wenigstens einen porösen Verteilkörpers. Um Gas und Flüssigkeit in diesen Verteilkörper einzutragen, kann es dabei vorgesehen sein, dass zumindest eine der Zuführungen von Gas oder Flüssigkeit, besonders die Zuführung der Flüssigkeit mit ihrem Ende den wenigstens einen Verteilkörper kontaktiert. In the inventive embodiments of the mixing nozzle arrangement and also in the inventive method is significantly the mixture of gas and liquid within the at least one porous distribution body. In order to introduce gas and liquid into this distributor body, it can be provided that at least one of the feeds of gas or liquid, in particular the supply of the liquid, contacts the at least one distributor body with its end.

[0024] In einer anderen Ausführung kann es auch vorgesehen sein, dass stromaufwärts des wenigstens einen Verteilkörpers ein Mischraum angeordnet ist, in den die Zuführungen für Gas und Flüssigkeit münden, so dass sich Gas und Flüssigkeit bereits in Strömungsrichtung vor einem ersten oder dem einzigen Verteilkörper miteinander innerhalb dieses Mischraums vermischen können und bereits vorgemischt zur weiteren Vermischung in den Verteilkörper eintreten. In another embodiment, it may also be provided that upstream of the at least one distributor body, a mixing chamber is arranged, open into the supply of gas and liquid, so that gas and liquid already in the flow direction in front of a first or the single distributor body can mix with each other within this mixing chamber and already premixed for further mixing in the distributor occur.

[0025] Eine erfindungsgemässe Düsenanordnung der vorbeschriebenen Art kann im einfachsten Fall eine einzige Düsenöffnung aufweisen, welcher demnach in Strömungsrichtung ein Freiraum und der wenigstens eine poröse Verteilkörper vorgelagert ist. An inventive nozzle arrangement of the type described above may in the simplest case have a single nozzle opening, which is therefore upstream in the flow direction of a free space and the at least one porous distribution body.

[0026] Werden hingegen grosse Volumenströme benötigt, so besteht erfindungsgemäss ebenso die Möglichkeit, eine Vielzahl von Düsenöffnungen in einer erfindungsgemässen Mischdüse vorzusehen, wobei jede dieser Düsenöffnungen in Strömungsrichtung einen vorgelagerten, sich auf die Düse zu verjüngenden Freiraum aufweist und vor jedem dieser Freiräume der zuvor beschriebene wenigstens eine Verteilkörper angeordnet ist. If, on the other hand, large volume flows are required, it is also possible according to the invention to provide a multiplicity of nozzle openings in a mixing nozzle according to the invention, wherein each of these nozzle openings has an upstream space to be tapered in the flow direction and before each of these clearances at least one distributor is described.

[0027] Hierbei kann es sowohl vorgesehen sein, dass vor jedem Freiraum ein separater Verteilkörper bzw. eine separate Verteilkörperanordnung aus wenigstens zwei Verteilkörpern vorgesehen ist oder aber auch dass für alle Düsenöffnungen und demnach für alle in Strömungsrichtung davor angeordneten Freiräume ein gemeinsamer Verteilkörper bzw. eine gemeinsame Verteilkörperanordnung von wenigstens zwei Verteilkörpern realisiert ist. It can be provided both that before each free space a separate distributor body or a separate distributor body assembly is provided from at least two distributing bodies or even that for all nozzle openings and therefore for all upstream in the flow direction arranged free spaces a common distributor body or a common distributor arrangement of at least two distributing bodies is realized.

[0028] In einer bevorzugten Ausführung einer erfindungsgemässen Mischdüse mit einer Vielzahl von Düsenöffnungen kann es dabei vorgesehen sein, dass diese Düsenöffnungen in einer stromabwärtigen Endwand der Düsenkammer angeordnet sind. Innerhalb dieser Endwand kann sogleich der für jede Düsenöffnung benötigte Freiraum realisiert sein. Beispielsweise können Freiraum und Düsenöffnung ausgebildet sein durch eine sich in Strömungsrichtung verjüngende Bohrung, z.B. mit einer kegelförmigen Querschnittsform, wobei die Düsenöffnung in der Endwand durch die Kegelspitze der Bohrung gebildet wird. Ebenso ist es möglich, vor einer Endwand, in welche die Düsenöffnung eingebracht ist, ein weiteres Bauteil vorzusehen, in welchem die jeweils mit der Düsenöffnung fluchtenden Freiräume eingebracht sind. In a preferred embodiment of an inventive mixing nozzle with a plurality of nozzle openings, it may be provided that these nozzle openings are arranged in a downstream end wall of the nozzle chamber. Within this end wall immediately required for each nozzle opening space can be realized. For example, clearance and nozzle opening may be formed by a flow-tapered bore, e.g. with a conical cross-sectional shape, wherein the nozzle opening is formed in the end wall by the apex of the bore. It is also possible, in front of an end wall, in which the nozzle opening is introduced, to provide a further component, in which the respective free spaces aligned with the nozzle opening are introduced.

[0029] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform kann es vorgesehen sein, dass die Endwand, die zumindest die Düsenöffnungen, bevorzugt auch die jeweiligen Freiräume aufweist, teilkugelschalenförmig ausgebildet ist. Eine solche teilkugelschalenförmig ausgebildete Endwand kann beispielsweise einen Mittelpunkt aufweisen, der stromaufwärts z.B. in einer Mündungsöffnung der Flüssigkeitszuführung liegt, mit welcher die Flüssigkeit in die Düsenkammer eingeleitet wird. In a particularly preferred embodiment, it may be provided that the end wall, which has at least the nozzle openings, preferably also the respective free spaces, is formed teilkugelschalenförmig. Such a part-spherical shell-shaped end wall may, for example, have a center which upstream of e.g. is located in a mouth opening of the liquid supply, with which the liquid is introduced into the nozzle chamber.

[0030] In einer weiteren erfindungsgemässen Ausbildung kann es vorgesehen sein, dass in der Strömungsrichtung vor der Endwand wenigstens ein teilkugelschalenförmiger Verteilkörper, gegebenenfalls also auch mehrere aufeinanderfolgende teilkugelschalenförmige Verteilkörper, insbesondere auch weitere teilkugelschalenförmig angeordnete Hilfselemente vorgesehen sind, wobei in weiterer Bevorzugung alle Teilkugelschalen des oder der Verteilkörper bzw. der gegebenenfalls vorgesehenen Hilfselemente alle einen gemeinsamen Mittelpunkt aufweisen, insbesondere den vorgenannten stromaufwärtigen Mittelpunkt in einer Mündungsöffnung der Flüssigkeitszuführung. In a further inventive embodiment, it may be provided that in the flow direction in front of the end wall at least a teilkugelschalenförmiger distributor body, possibly also a plurality of successive teilkugelschalenförmige distributor body, in particular also more teilkugelschalenförmig arranged auxiliary elements are provided, in a further preference all Teilkugelschalen of or the distribution body or the optionally provided auxiliary elements all have a common center, in particular the aforementioned upstream center in a mouth opening of the liquid supply.

[0031] Es lässt sich durch eine solche Anordnung eine besonders druckfeste Konstruktion erzielen, bei welcher die einzelnen Düsenöffnungen einen vorgeschriebenen Mindestabstand einhalten und demnach ein besonders hoher Betriebsdruck erzielbar ist, beispielsweise ein Betriebsdruck in einem Bereich von 50–1000 bar. It can be achieved by such an arrangement, a particularly pressure-resistant construction in which the individual nozzle openings comply with a prescribed minimum distance and therefore a particularly high operating pressure can be achieved, for example, an operating pressure in a range of 50-1000 bar.

[0032] Bei einer solchen Ausführung mit mehreren Düsenöffnungen, insbesondere einer solchen mit dem vorbeschriebenen kugelschalenförmigen Aufbau, kann es weiterbildend vorgesehen sein, dass in Strömungsrichtung vor und über den Bereichen zwischen benachbarten Freiräumen Ablenkelemente angeordnet sind, die beispielsweise innerhalb eines Verteilkörpers oder zwischen zwei Verteilkörpern positioniert sind. Durch solche Ablenkelemente, die haubenförmig ausgebildet sein können, wird bewirkt, dass die Flüssigkeit, welche durch die Verteilkörper strömt, nicht auf die Zwischenbereiche zwischen benachbarten Freiräumen von Düsenöffnungen zuströmen kann, so dass die Ausbildung eines Flüssigkeitsfilms an diesen Zwischenbereichen wirksam verhindert wird. In such an embodiment with a plurality of nozzle openings, in particular one with the above-described spherical shell structure, it can be provided further forming that are arranged in the flow direction before and above the areas between adjacent spaces baffles, for example, within a distributor body or between two distributor bodies are positioned. Such baffles, which may be dome-shaped, cause the liquid flowing through the distributing bodies not to flow to the intermediate portions between adjacent clearances of nozzle orifices so as to effectively prevent the formation of a liquid film at these intermediate portions.

[0033] In einer weiteren Ausbildung kann es auch vorgesehen sein, dass zwischen dem Eintrittsquerschnitt eines Freiraums und der Austrittsfläche des einzigen oder in Strömungsrichtung letzten porösen Verteilkörpers weitere Strömungsbeeinflussende Elemente, insbesondere teilkugelschalenförmig ausgebildete Elemente angeordnet sind, wie beispielsweise Lochbleche zur weiteren Definition von Flüssigkeitsligamenten. In a further embodiment, it can also be provided that between the inlet cross section of a free space and the exit surface of the single or in the flow direction last porous distribution body further flow influencing elements, in particular teilkugelschalenförmig formed elements are arranged, such as perforated plates for further definition of liquid ligands.

[0034] Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den nachfolgenden Figuren beschrieben. Es zeigen: <tb>Fig. 1<SEP>eine Einzeldüse mit porösem Verteilkörper <tb>Fig. 2<SEP>eine Einzeldüse mit zwei porösen Verteilkörpern <tb>Fig. 3<SEP>eine Einzeldüse mit einem porösen Verteilkörper und nachfolgenden ligamentdefinierenden Hilfselementen <tb>Fig. 4<SEP>eine Mehrfachdüse <tb>Fig. 5<SEP>eine weitergebildete MehrfachdüseEmbodiments of the invention are described in the following figures. Show it: <Tb> FIG. 1 <SEP> a single nozzle with porous distributor <Tb> FIG. 2 <SEP> a single nozzle with two porous distributing bodies <Tb> FIG. 3 <SEP> a single nozzle with a porous distribution body and subsequent ligament-defining auxiliary elements <Tb> FIG. 4 <SEP> a multiple nozzle <Tb> FIG. 5 <SEP> a trained multiple nozzle

[0035] Die Fig. 1 zeigt eine Einzeldüse mit einem Düsenkörper D, der eine Düsenkammer umschliesst, in welche sowohl eine Flüssigkeitszuführung 1 als auch eine Gaszuführung 2 mündet. Innerhalb des Düsenkörpers D bzw. der durch diesen umschlossenen Düsenkammer ist stromabwärts der Mündungsöffnungen beider Zuführungen 1 und 2 ein poröser Verteilkörper 3 angeordnet. Fig. 1 shows a single nozzle with a nozzle body D, which encloses a nozzle chamber, in which both a liquid supply 1 and a gas supply 2 opens. Within the nozzle body D or the nozzle chamber enclosed by this, a porous distributor body 3 is arranged downstream of the mouth openings of both feeders 1 and 2.

[0036] Hierbei ist die Anordnung derart gewählt, dass die Mündungsöffnung der Flüssigkeitszuführung 1 unmittelbar den Verteilkörper 3 kontaktiert. Die Mündungsöffnung der Zuführung 2, mit welcher das Gas in die Düsenkammer eingeleitet wird, hingegen führt in einen stromaufwärts des porösen Verteilkörpers 3 angeordneten und die Flüssigkeitszuführung 1 umgebenden Ringraum R. Bei dieser Ausführung treten demnach die Flüssigkeit sowie auch das Gas koaxial zueinander in die Oberfläche 3b des porösen Verteilkörpers 3 ein und vermischen sich sodann auf ihrem Weg in Richtung der Hauptströmungsrichtung P, die durch die Düsenöffnung 6 definiert ist, innerhalb des porösen Verteilkörpers 3. Here, the arrangement is chosen such that the mouth opening of the liquid supply 1 directly contacted the distributor body 3. The mouth opening of the feed 2, with which the gas is introduced into the nozzle chamber, however, leads into an annular space R arranged upstream of the porous distributing body 3 and surrounding the liquid feed 1. In this embodiment, therefore, the liquid as well as the gas enter the surface coaxially with one another 3b of the porous distributor body 3 and then mix on their way in the direction of the main flow direction P, which is defined by the nozzle opening 6, within the porous distributor body third

[0037] Der poröse Verteilkörper führt hier dazu, dass die eingeleitete Flüssigkeit u. a. durch die Kapillarwirkung im benetzten porösen Verteilkörper sowie auch das Gas durch den Strömungswiderstand quer zur Hauptströmungsrichtung P verteilt werden und sich somit durchmischen, so dass an der strömungsabwärtigen Endfläche 3a des porösen Verteilkörpers 3 das Gas-Flüssigkeits-Gemisch den porösen Verteilkörper gleichmässig verlässt. Hierbei bilden sich an der Endfläche 3a des Verteilkörpers Flüssigkeitstropfen bzw. -ligamente aus, deren Querschnitt im Bereich der Porengrösse liegt. The porous distribution body leads here to the fact that the liquid introduced u. a. are distributed by the capillary action in the wetted porous distributor body as well as the gas through the flow resistance transversely to the main flow direction P and thus mix so that at the downstream end surface 3a of the porous distributor body 3, the gas-liquid mixture leaves the porous distributor body uniformly. In this case, liquid droplets or ligaments whose cross section lies in the region of the pore size are formed on the end surface 3a of the distributor body.

[0038] Die Fig. 1 zeigt deutlich, dass stromabwärts des porösen Verteilkörpers 3, dessen Endfläche 3a in diesem vorliegenden Beispiel teilkugelförmig ausgebildet ist mit einem Mittelpunkt, der innerhalb oder stromabwärts der Düsenöffnung 6 angeordnet ist, ein Freiraum 5 vorgesehen ist. Fig. 1 clearly shows that a free space 5 is provided downstream of the porous distributor body 3, whose end face 3a is formed partially spherical in this present example with a center which is arranged inside or downstream of the nozzle opening 6.

[0039] In diesem Freiraum 5 erfolgt aufgrund von dessen Querschnittsverjüngung in Strömungsrichtung auf die Düsenöffnung 6 zu eine Verstreckung der Flüssigkeitstropfen bzw. der gebildeten Ligamente, so dass sich diese in Richtung auf die Düsenöffnung weiter verdünnen, bis dass die Flüssigkeitsligamente bzw. -tropfen durch die Düsenöffnung 6 hindurchtreten und zur Umgebung hin zerstäuben. In this space 5 is due to the cross-sectional taper in the flow direction of the nozzle opening 6 to a stretching of the liquid droplets or the ligaments formed so that they further dilute in the direction of the nozzle opening until the liquid ligaments or drops through pass through the nozzle opening 6 and atomize to the environment.

[0040] Der poröse Verteilkörper ist hier im vorliegenden Fall angedeutet als eine Packung von Einzelpartikeln, die z.B. lose geschüttet sein können in einem umgebenden Gehäuse, die aber ebenso auch gesintert sein können, so dass der poröse Verteilkörper 3 ein selbsttragendes Bauteil ausbildet. Auch ein poröser Körper in der Form kreuzender Stege wie er bei statischen Mischern häufig verwendet wird, kann vorteilhaft sein. The porous distributor is here indicated in the present case as a packing of individual particles, e.g. may be poured loose in a surrounding housing, but may also be sintered, so that the porous distributor body 3 forms a self-supporting component. Also, a porous body in the shape of crossing webs as commonly used in static mixers may be advantageous.

[0041] Wesentlich für den erfindungsgemässen Zweck ist es bei allen Ausführungen, dass ein solcher Verteilkörper 3 zumindest anteilig eine Querströmung quer zur Hauptströmungsrichtung ausbildet, die vorliegend durch den Pfeil P dargestellt ist. Die Packung der hier im Wesentlichen kugelförmig symbolisierten Einzelpartikel des Verteilkörpers 3 erzeugt hier auch optische visualisierte, sich kreuzende Kanäle, die quer zur Hauptströmungsrichtung P im Wesentlichen etwa unter 45 Grad verlaufen, so dass eine gleichmässige Vermischung über die gesamte Austrittsfläche 3a des Verteilkörpers 3 realisiert wird. Hierbei kann ein Verteilkörper bevorzugt in Strömungsrichtung eine Länge aufweisen, welche seiner Erstreckung senkrecht zur Strömungsrichtung entspricht oder grösser ist. Essential for the inventive purpose, it is in all embodiments that such a distributor body 3 at least partially transverse flow forms to the main flow direction, which is shown here by the arrow P. The packing of the here essentially spherical symbolized individual particles of the distributor body 3 here also generates visual, visualized, intersecting channels which extend transversely to the main flow direction P substantially at 45 degrees, so that a uniform mixing over the entire outlet surface 3a of the distributor body 3 is realized , In this case, a distributor body may preferably have a length in the flow direction which corresponds to its extent perpendicular to the flow direction or is larger.

[0042] Gegenüber der Fig. 1 zeigt die Fig. 2 eine weitergebildete Ausführung, bei welcher nicht nur ein Verteilkörper 3 vorgesehen ist, sondern bei der in Strömungsrichtung aufeinanderfolgend zwei Verteilkörper, nämlich zunächst der Verteilkörper 3 und sodann der Verteilkörper 7 innerhalb der Düsenkammer vorgesehen sind. Die Grenzfläche zwischen den beiden Verteilkörpern kann dabei eben ausgebildet sein und die Verteilkörper 3 und 7 können ohne, aber auch mit Zwischenraum in Strömungsrichtung aufeinanderfolgen. Compared to FIG. 1, Fig. 2 shows a further developed embodiment, in which not only a distributor 3 is provided, but provided in the flow direction in succession two distributor body, namely first of the distributor body 3 and then the distributor body 7 within the nozzle chamber are. The interface between the two distributing bodies can be flat and the distributing bodies 3 and 7 can follow each other without, but also with space in the flow direction.

[0043] Bei der Ausführung gemäss der Fig. 2 ist der Verteilkörper 3 im Wesentlichen derart ausgewählt, dass dieser durch die Wahl geeigneter Porosität und Porengrösse zunächst für eine sehr gute Vermischung und Querverteilung von Flüssigkeit und Gas durch die Kapillarwirkung und den Strömungswiderstand Sorge trägt. Der Verteilkörper 7, der in Strömungsrichtung auf den Verteilkörper 3 folgt, ist im Wesentlichen derart ausgewählt, dass an der Austrittsfläche 7a, die vorliegend ebenso wieder teilkugelförmig bezogen auf das Düsenzentrum 6 ausgebildet ist, gewünschte Strömungsbedingungen vorherrschen, wie beispielsweise, dass die einzelnen Flüssigkeitsligamente das Kriterium einer Weberzahl grösser 4 erfüllen. In the embodiment according to FIG. 2, the distributor body 3 is substantially selected such that, by choosing suitable porosity and pore size, it initially ensures a very good mixing and transverse distribution of liquid and gas through the capillary action and the flow resistance. The distributor body 7, which follows the distributor body 3 in the direction of flow, is essentially selected such that desired flow conditions prevail at the outlet surface 7a, which is again in the form of a partial sphere with respect to the nozzle center 6, such as the individual liquid ligaments Meet criteria of a Weber number greater than 4.

[0044] Hier kann es beispielsweise vorgesehen sein, dass der Verteilkörper 3 aus einem gesinterten Material besteht, wohingegen der Verteilkörper 7 definierte, sich kreuzende Kanäle aufweist, die quer zur Hauptströmungsrichtung gemäss Pfeil P verlaufen. Der Kanalquerschnitt eines jeden der Kanäle innerhalb des Verteilkörpers 7 kann hierbei grösser gewählt sein als der Porenquerschnitt des Verteilkörpers 3. Dadurch kann die Bedingung einer Abströmweberzahl grösser 4 erfüllt werden. Here it can be provided, for example, that the distributor body 3 consists of a sintered material, whereas the distributor body 7 has defined, intersecting channels which extend transversely to the main flow direction according to arrow P. The channel cross-section of each of the channels within the distributor body 7 can be chosen to be larger than the pore cross-section of the distributor body 3. In this way, the condition of a waste stream number greater than 4 can be met.

[0045] Die sonstige Ausführung einer Einzelmischdüse gemäss der Fig. 2 ist ansonsten übereinstimmend mit der Ausführungsform gemäss Fig. 1 mit denselben weiteren erfindungsgemässen Wirkungen. The other embodiment of a single mixing nozzle according to FIG. 2 is otherwise consistent with the embodiment according to FIG. 1 with the same further effects according to the invention.

[0046] Die Ausführung gemäss der Fig. 3 zeigt wiederum eine Einzelmischdüse, die im Wesentlichen den Ausführungsformen 1 und 2 entspricht, wobei hier vorliegend lediglich ein einziger poröser Verteilkörper 3 vorgesehen ist, dessen Endfläche wiederum teilkugelschalenförmig ausgebildet ist, wobei stromabwärts des Verteilkörpers 3 zunächst ein Maschengewebe 7 und sodann ein Lochblech 11 folgt. Sowohl das Maschengewebe 7 als auch das Lochblech 11 weisen die gleiche Teilkugelschalenform auf mit gemeinsamen Mittelpunkten innerhalb des Zentrums der Düsenöffnung 6, ebenso wie die teilkugelschalenförmige Endfläche des Verteilkörpers 3. Hier erzeugt wiederum der Verteilkörper 3 eine intensive und gleichmässige Vermischung von Flüssigkeit und Gas, wohingegen die in Strömungsrichtung danach folgenden Elemente, d.h. das Maschengewebe 7 und das Lochblech 11, für die gewünschte Definition der Flüssigkeitsligamente Sorge tragen. The embodiment according to FIG. 3 again shows a single mixing nozzle, which substantially corresponds to the embodiments 1 and 2, wherein in the present case only a single porous distributor body 3 is provided, the end surface of which is in turn formed partially spherical shell-shaped, wherein downstream of the distributor body 3 first a mesh fabric 7 and then a perforated plate 11 follows. Both the mesh fabric 7 and the perforated plate 11 have the same Teilkugelschalenform with common centers within the center of the nozzle opening 6, as well as the teilkugelschalenförmige end face of the distributor body 3. Here, in turn, the distributor body 3 produces an intensive and uniform mixing of liquid and gas, whereas the following in the flow direction thereafter elements, ie the mesh fabric 7 and the perforated plate 11, take care for the desired definition of the liquid ligaments.

[0047] Es besteht so gemäss den verschiedenen Ausführungsformen der Fig. 1 , 2 und 3 die Möglichkeit, bei einer Einzeldüse die Art der Vermischung sowie die Art der Erzeugung von Flüssigkeitstropfen oder Flüssigkeitsligamenten am Austritt der Verteilkörper zum Freiraum 5 wunschgemäss zu definieren und somit Einfluss zu nehmen auf die durch die Düse bzw. durch das erfindungsgemässe Verfahren erzeugte Tröpfchengrösse. There is thus according to the various embodiments of FIGS. 1, 2 and 3 the ability to define the nature of the mixing and the manner of generating liquid droplets or liquid ligaments at the outlet of the distributor body to the free space 5 as desired in a single nozzle and thus influence to take on the droplet size generated by the nozzle or by the inventive method.

[0048] Die Fig. 4 und 5 zeigen eine Mehrfachdüsenanordnung, bei welcher in gleicher Weise in einen zunächst gemeinsamen Düsenkörper D über die Zuführungen 1 und 2 Flüssigkeit und Gas eingeleitet werden, wobei Flüssigkeit und Gas zunächst in einen gemeinsamen vor den Verteilkörpern 3/7 angeordneten Mischraum 8 gelangen und dort bereits eine Vormischung, bspw. durch eine vergleichsweise grobe Vorzerstäubung stattfindet. Die Düsenanordnung der Fig. 4 und 5 weist hierbei eine strömungsabwärtige Endwand 4 auf, die teilkugelschalenförmig ausgebildet ist mit einem Mittelpunkt, der im Wesentlichen in oder im Bereich der Flüssigkeitszuführung bzw. deren Mündung im Raum 8, zumindest aber stromaufwärts liegt. 4 and 5 show a multi-nozzle arrangement, in which in the same way in an initially common nozzle body D via the feeds 1 and 2 liquid and gas are introduced, liquid and gas first in a common before the distributor bodies 3/7 arranged mixing chamber 8 arrive and there already takes place a premix, for example. By a comparatively coarse pre-atomization. The nozzle arrangement of FIGS. 4 and 5 in this case has a downstream end wall 4, which is formed teilkugelschalenförmig with a center which is substantially in or in the region of the liquid supply or its mouth in the space 8, but at least upstream.

[0049] Die Endwand 4 ist hier insbesondere hinsichtlich ihrer Wandstärke derart ausgebildet, dass sie an ihrer Aussenseite die Düsenöffnungen 6 ausbildet und innenseitig sich kegelförmig auf die Düsenöffnung 6 zu verjüngende Freiräume 5 aufweist. Hier ist jeweils ein Freiraum 5 jeder der Düsenöffnungen 6 zugeordnet. The end wall 4 is here in particular in terms of their wall thickness formed such that it forms the nozzle openings 6 on its outer side and the inside has conically on the nozzle opening 6 to be tapered free spaces 5. Here, a free space 5 is assigned to each of the nozzle openings 6.

[0050] In Strömungsrichtung vor der Endwand 4 ist bei beiden Ausführungen gemäss Fig. 4 und 5 eine Anordnung aus zwei aufeinanderfolgenden Verteilkörpern 3 und 7 vorgesehen, die in gleicher Weise ausgebildet sein können, wie es zuvor zur Fig. 2 beschrieben wurde, insbesondere also derart, dass der zunächst in Strömungsrichtung vorliegende Verteilkörper 3 eine besonders gute und gleichmässige Vermischung zwischen Gas und Flüssigkeit erzeugt, wohingegen der darauffolgende Verteilkörper 7 so ausgewählt ist, dass gewünschte Abströmbedingungen beim Übergang von der freien Oberfläche stromabwärts des Verteilkörpers 7 in die Freiräume 5 gegeben ist. In the flow direction in front of the end wall 4, an arrangement of two successive Verteilkörpern 3 and 7 is provided in both embodiments according to FIGS. 4 and 5, which may be formed in the same manner as previously described for Fig. 2, in particular so such that the first present in the flow direction distribution body 3 produces a particularly good and uniform mixing between gas and liquid, whereas the subsequent distributor body 7 is selected so that desired outflow conditions in the transition from the free surface downstream of the distributor body 7 is given in the free spaces 5 ,

[0051] Um zu vermeiden, dass Flüssigkeit bzw. ein Flüssigkeits-Gas-Gemisch auf die Bereiche 5a zuströmt, die zwischen benachbarten Freiräumen 5 bzw. Düsenöffnungen 6 angeordnet sind, kann es bei der hier dargestellten Ausführungsform vorgesehen sein, dass im Bereich zwischen den Verteilkörpern 3 und 7 oder innerhalb eines dieser Verteilkörper in Strömungsrichtung vor und zwischen diesen vorgenannten Bereichen 5 Leitelemente, insbesondere haubenförmige Leitelemente 9 vorgesehen sind, die diese Zwischenbereiche 5a strömungstechnisch abschirmen, so dass ein Bereich zwischen zwei benachbarten Leitelementen 9 mit einem in Strömungsrichtung dahinterliegenden Eintrittsquerschnitt eines Freiraums 5 fluchtet. Es wird so eine Randgängigkeit der Flüssigkeit zwischen den Freiräumen 5 vermieden und somit wirkungsvoll eine Flüssigkeitsfilmbildung unterdrückt. In order to avoid that liquid or a liquid-gas mixture flows to the areas 5a, which are arranged between adjacent free spaces 5 and nozzle openings 6, it may be provided in the embodiment shown here that in the area between the Distributing bodies 3 and 7 or within one of these distribution in the flow direction before and between these aforementioned areas 5 vanes, in particular hood-shaped vanes 9 are provided which shield these intermediate areas 5a fluidly, so that a region between two adjacent vanes 9 with a flow direction behind the inlet cross section of a Free space 5 is aligned. It is thus avoided a Randgängigkeit the liquid between the free spaces 5 and thus effectively suppresses liquid film formation.

[0052] Gegenüber der Fig. 4 weist die Fig. 5 noch die weitere Ausbildung auf, dass in einem Abstandsbereich zwischen dem in Strömungsrichtung letzten Verteilkörper 7 und den Freiräumen 5 in der teilkugelschalenförmig gebogenen Endwand 4 ein Lochblech 11 angeordnet ist. Dieses kann ebenso ergänzend zur gewünschten Ligamentdefinition eingesetzt werden. Compared to FIG. 4, FIG. 5 also has the further development that a perforated metal sheet 11 is arranged in a spacing region between the last distributor body 7 in the direction of flow and the free spaces 5 in the part-ball shell-shaped curved end wall 4. This can also be used in addition to the desired ligament definition.

[0053] Gegenüber den Ausführungsformen der Einzeldüsen nach Fig. 1 – 3 haben die Ausführungsformen der Fig. 4 und 5 mit der dort beschriebenen Mehrfachdüse den Vorteil, dass grössere Gesamtvolumenströme eingestellt werden können und somit eine höhere Tropfenzahl bei der Zerstäubung erzielt werden kann. Die beiden hier grundsätzlich dargestellten Ausführungsformen der Einzel- oder auch Mehrfachdüse weisen dabei gemeinsam aufgrund der kombinierten Vermischung und Verstreckung innerhalb der Freiräume 5 den erfindungsgemässen Vorteil auf, dass gegenüber den bislang im Stand der Technik bekannten Düsen deutlich kleinere Tropfengrössen, insbesondere kleiner als 1 Mikrometer erzielt werden können. Compared with the embodiments of the individual nozzles according to FIGS. 1 to 3, the embodiments of FIGS. 4 and 5 with the multiple nozzle described there have the advantage that larger total volume flows can be set and thus a higher number of drops can be achieved in the atomization. The two embodiments of the single or multiple nozzle shown here in principle have together due to the combined mixing and drawing within the free spaces 5 the inventive advantage that compared to the previously known in the art nozzles significantly smaller drop sizes, in particular less than 1 micron achieved can be.

[0054] Für eine 80-µm-Düse sind beispielhaft typische Betriebszustände aufgelistet: For an 80 μm nozzle typical operating conditions are listed as examples:

[0055] Flüssigkeitsdurchsatz (Wasser) pro Düse: 0,05–0,2 kg/h Gasdurchsatz (Luft): 0,2–1,0 kg/h Gasdruck: Δp = 100–400 bar Flüssigkeitsdruck ca. 5–10% über Gasdruck Blenden- bzw. Düsendurchmesser: 80 µm poröser Körper aus Sintermetall, Porengrössen: ca. 5–20 µm, Dicke: 2–3 mm Grobstruktur (Maschendraht): Metallsiebe 2-lagig, Maschenweite: 25 µm Lochblech: 5–20 Löcher pro Düse mit Durchmesser DL= 50–100 µm, Freiraumhöhe vor der Düse: 0,3–1 mm Typische Tropfengrössen: Sauterdurchmesser d32= 600 bis 800 nm Beladungen kleiner gleich 5 Liquid flow rate (water) per nozzle: 0.05-0.2 kg / h Gas flow rate (air): 0.2-1.0 kg / h Gas pressure: Δp = 100-400 bar Fluid pressure about 5-10% above gas pressure Aperture or nozzle diameter: 80 μm porous body made of sintered metal, pore sizes: approx. 5-20 μm, thickness: 2-3 mm Coarse structure (wire mesh): metal screens 2-ply, mesh size: 25 μm Perforated plate: 5-20 holes per nozzle with diameter DL = 50-100 μm, free space height in front of the nozzle: 0.3-1 mm Typical drop sizes: Sauter diameter d32 = 600 to 800 nm Loads less than or equal to 5

Claims

1. A pneumatic two-component internal mixing nozzle arrangement for atomizing a liquid by means of a gas, comprising a nozzle body (D) with a nozzle chamber into which at least one liquid inlet (1) and at least one gas inlet (2) open and at the downstream end at least one nozzle opening (6 ), by which the liquid mixed in the nozzle chamber with the gas is atomizable to the environment, characterized in that downstream of the feeders at least one porous distributor body (3) is arranged through which gas and liquid are completely passable and distributable therein in the flow direction after the at least one distributor body (3) and in front of the at least one nozzle opening (6), in particular in front of each nozzle opening (6) a free space (5) tapering in the direction of the nozzle opening is arranged.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that downstream of a first porous distributor body (3) at least one further porous distributor body (7) is arranged, wherein in the flow direction, the porosity of the distributor body (3, 7) increases, in particular wherein through the flow direction Last distribution body (7) predefined outflow conditions are set.

3. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a distributor body (3, 7) is formed by a sponge or a wool or a sintered body or a bed of particles or a frit.

4. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a distributor body (3, 7) has intersecting channels or intersecting webs, the flow of the liquid and / or the gas within the distributor body (3, 7) transversely to a Main flow direction (P) cause.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a the entrance surface to a free space (5) forming the downstream end portion (3a, 7a) of the at least one distributor body (3, 7) in the form of a partial spherical shell or a partial Cylinder is formed, whose or the center lies in the nozzle opening (6).

6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that upstream of the at least one distributor body (3, 7), a mixing chamber (8) is arranged, in which the feeds (1, 2) open for gas and liquid.

7. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that in the nozzle chamber, the end of a liquid supply (1) contacts the at least one distributor body (3).

8. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that a downstream end wall (4) of the nozzle chamber a plurality of nozzle openings (6) and each nozzle opening (6) has a free space arranged in front (5), in particular wherein the end wall (4). is formed teilkugelschalenförmig or teilzylindrisch.

9. Arrangement according to claim 8, characterized in that in the flow direction in front of the end wall (4) at least a teilkugelschalenförmiger or teilzylindrischer distributor body (3, 7) are arranged, wherein all partial spherical shells or part-cylinders have a common center.

10. Arrangement according to claim 8 or 9, characterized in that in the flow direction before and above the areas between adjacent free spaces deflecting elements (9) within a distributor body (3) or between two distributor bodies (3,7) are arranged.

11. A method for atomizing a liquid by means of a gas, wherein in a nozzle chamber of a nozzle body (D) via at least one feed (1) a liquid and at least one further feed (2), a gas is introduced and mixed in the nozzle chamber, after which the liquid-gas mixture is atomized towards the environment by means of at least one nozzle opening (6) arranged at the downstream end of the nozzle chamber, characterized in that the liquid and the gas in the nozzle chamber are completely filled by at least one porous distributor body (3) arranged downstream of the feeders. the liquid is distributed by the capillary action in the porous distributor body (3) transversely and along the main flow direction (P) and liquid ligaments emerging from the at least one distributor body (3) before passing through at least one nozzle opening (6). in one of the nozzle openings ( 6) upstream and in the direction of the nozzle opening (6) tapered in cross-section free space (5) are stretched.