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Fliehkraftzerstäuber Die Erfindung betrifft einen Fliehkraftzerstäuber
zur Zerstäubung von Suspensionen von harten Mateterialien, z. B. Ferritten oder
Tonarten, wie Kaolin, bestehend aus einem aus einer mit einer Deckplatte verspannten
Bodenplatte gebildeten Zerstäuberrad mit einem konzentrischen Ringraum für die Zufuhr
der zu zerstäubenden Flüssigkeit und einer Anzahl von diesem ausgehenden und zum
Umfang des Rades führenden Kanälen, deren in der Drehrichtung hintere Wand je eine
Zerstäuberschaufel mit einer verschleißfesten Schaufelfläche bildet, an der entlang
die Flüssigkeit während der Umdrehung des Rades in Form einer dünnen Haut gegen
den Umfang des Rades gezwungen und in zerstäubter Form abgeschleudert wird.
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Fliehkraftzerstäuber dieser Art sind bekannt, sie sind normal in einer
Trockenkammer oder Reaktionskammer angeordnet, wo die zerstäubte Flüssigkeit einem
Strom warmer Luft oder anderen warmen Gases begegnet, wodurch die flüssigen Partikel
getrocknet werden, so daß der in diesen Partikeln enthaltene feste Stoff in der
Kammer als ein feines Pulver herabsinkt. Außer einem Trocknen kann in der Reaktionskammer
eine chemische Reaktion zwischen der zerstäubten Flüssigkeitslösung oder Suspension
und dem betreffenden Gas erfolgen.
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Wegen der sehr großen Zentrifugalkräfte erreichen die Flüssigkeitspartikel
eine sehr große Geschwindigkeit, insbesondere an den äußeren Teilen der Schaufeln.
Deshalb sind die Schaufeln einem sehr bedeutenden Verschleiß seitens der Flüssigkeit
ausgesetzt, wenn die Suspension aus festen Partikeln aus hartem Material besteht.
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Es ist bekannt, bei gewissen Turbinenschaufeln ein schleißfestes Material
zu benutzen, um die Haltbarkeit der Schaufeln zu verlängern.
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Ein schleißfestes Material, wie z. B. hart gesintertes Wolframkarbid,
ist teuer und schwierig zu bearbeiten. Es ist deshalb untragbar, die Schaufeln als
Gesamtheit aus solchem schleißfesten Material zu bilden. Es ist deshalb vorgeschlagen
worden, ein Schaufelrad aus einer Anzahl radial angeordneter und zwischen zwei Radplatten
eingespannter Rohre aus schleißfestem Material aufzubauen. Wegen der zylindrischen
Form ist der effektiv als Schaufel wirkende Teil der inneren Rohrwand ziemlich klein,
so daß auch der Wirkungsgrad eines solchen Zerstäubers sehr klein ist. Im übrigen
wirft hart gesintertes Wolframkarbid ganz andere Probleme auf, als sie beispielsweise
dann auftreten, wenn gleichzeitig Korrosion und Verschleiß auftreten (britischePatentschrift
726 559). Wegen der sehr großen Drehgeschwindigkeit des Zerstäuberrades ist eine
Befestigung des schleißfesten Materiales auf den Schaufeln in ähnlicher Weise, wie
für andere Zwecke schleißfestes Material auf einen Träger befestigt wird, schwierig
oder unmöglich.
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Zweck der Erfindung ist es, eine Bauart eines Schaufelrades zu schaffen,
mit der man sehr große Verschleißfestigkeit ohne Verminderung des effektiven Wirkungsgrades
im Vergleich mit Schaufelrädern der geschilderten Art ohne besondere Einrichtungen
zur Verlängerung der Verschleißbeständigkeit erreicht.
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Gleichzeitig ist die Schaffung einer solchen Form der schleißfesten
Teile angestrebt, daß sie sehr einfach und deshalb preisgünstig hergestellt werden
können. Da selbst das schleißbeständigste Material im Laufe der Zeit verschlissen
wird, ist ferner versucht, eine solche Form des Schaufelrades zu erreichen, daß
die schleißfesten Teile, wenn sie zu stark verschlissen worden sind, in einfacher
Weise ausgewechselt werden können.
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Erfindungsgemäß wird dieses dadurch erreicht, daß zur Bildung der
verschleißfesten Schaufelflächen jede in Drehrichtung hintere Kanalwand von einer
rechteckigen Platte aus schleißfestem Material bedeckt ist, die in radiale im Boden
jedes Kanals entlang der Kanalwand führende Nuten eingeschoben und von
oben
durch von der Drehplatte nach unten ragende Anschlagstücke gehalten ist, während
die Platte an ihrer nach dem Umfang des Rades gekehrten Seite gegen Anschläge anliegt,
die sich über einen Teil der Höhe und Stärke der Platte erstrecken, wobei Einrichtungcn
zum Halten der Platten in Anlage gegen die Anschläge vorgesehen sind.
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Infolge der Verwendung des schleißfesten Materiales wird die Haltbarkeit
der Räder sehr groß. Infolge der Form als rechteckige Platten ist die Herstellung
relativ billig und kann die Montage der Platten im Rad einfach und leicht auswechselbar
vorgenommen werden.
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Da hauptsächlich die Vorderseite des äußeren Teiles der Platten dem
Verschleiß unterworfen ist, kann jede Platte infolge der rechteckigen Form in vier
verschiedenen Stellungen benutzt werden, da sie, wenn sie zu stark verschlissen
ist, abgenommen und gedreht werden kann, was noch zweimal wiederholt werden kann,
bis alle vier Verschleißmöglichkeiten erschöpft sind. Hierdurch wird eine sehr weitgehende
Ausnutzung des schleißfesten Materials erreicht, was wegen des hohen Preises desselben
von großer Bedeutung ist.
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In der Zeichnung sind zwei verschiedene Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt; es zeigen F i g. 1 und 2 eine Ausführungsform eines Schaufelrades für
einen Zerstäuber nach der Erfindung, von der Seite teilweise im Schnitt bzw. von
oben teilweise im Schnitt gesehen, F i g. 3 und 4 eine andere Ausführungsform des
Rades, von der Seite teilweise im Schnitt bzw: von oben teilweise im Schnitt gesehen.
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Das in F i g. 1 und 2 gezeigte Schaufelrad besteht aus einem Unterteil
13 und einem Oberteil 14.
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Der Unterteil 13 ist ein kreisförmiger Körper mit einer zentralen
Bohrung 16 zum Befestigen des Rades auf einer Welle.
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In der Oberseite des Unterteiles 13 befindet sich eine die
Welle umgebende ringförmige Kammer 19,
die in der gezeigten Ausfilhrungsforrri
von einem hauptsächlich konischen Verteiler 17 mit einer abgestuften Oberfläche,
wie bei 19 angegeben; begrenzt ist. Von dielet tingfärmigen Kanutier verläuft
eine Anzahl von Kanälen 10 radial nach außen bis zum Umfang des Rades. Diese
Kanäle sind durch vom Boden des Unterteiles aufwärts ragende Vorsprünge
21 voneinander getrennt.
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Der Oberteil 14 besteht aus einer ringförmigen Platte, die am Uriterteil13
befestigt und gegen die Scheidewände 21 mittels Bolzen und Muttern 22 gepreßt
wird, so daß die Oberseite der Kanäle 20 zur Bildung rohrförmiger Kanäle
itiit hauptsächlich rechteckigem Querschnitt geschlossen ist: In der gezeigten Ausführungsform
werden sechs Bolzen und Muttern zur Befestigung des Oberteiles 14 auf dem
Unterteil benutzt, wobei die sechs entsprechenden Löcher im Unterteil
13 in sechs der Scheidewände 21, Vviä bei 23 in F i g. 2 angegeben,
vorgesehen sind.
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Wenn der Zerstäuber in Tätigkeit ist, dreht sich das Rad rriii sehr
großer Geschwindigkeit in der in F i g. 2 durch den Pfeil A gezeigten Richtung.
An der in der Drehrichtung vorderen Oberfläche jeder Scheide-wand 21
ist eitre rechteckige Platte 24 aus schleißfestem, hart gesintertem Material,
z, B. gesintertem Wolframkarbid oder anderer! gesintetteii Karbiden oder Gemischen
von Karbiden oder anderem ähnlichem NZaterial, angeordnet.
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Die Befestigung dieser Platten 24 ist in folgender Weise vorgenommen:
Der vorderen Oberfläche jeder Scheidewand 21
entlang ist am Boden des Unterteiles
13 eine Aussparung oder Schlitze gebildet, deren Breite der Dicke der Platte
24 gleich ist. Die Schlitze verlaufen nach außen in der ringförmigen Kammer 19,
enden aber kurz vor dem Umfang des Unterteiles 13.
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An der vorderen Oberfläche jeder Scheidewand 21 befindet sich am Umfang
des Rades senkrecht auf der Oberfläche ein Vorsprung, wie bei 25 gezeigt. Dieser
Vorsprung ragt vor der äußeren Kante der entsprechenden Platte 24 hervor, und wie
in F i g. 2 gezeigt, wird annähernd die Hälfte der Dicke der Platte von ihr gedeckt.
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Die in F i g. 2 gezeigten halbkreisförmigen Aussparungen 26 und 27
dienen zur Sicherung einer Anlage der Platte entlang der ebenen Oberfläche ihrer
Außenkante und nicht an den Ecken. Es hat sich gezeigt, daß bei Anlage an den Ecken
der Platten diese oft dazu neigen, durch die sehr großen Zentrifugalkräfte während
der Drehung gesprengt zu werden. Falls dieses eintritt, verliert das Rad das Gleichgewicht
und ruft Vibrationen hervor, wodurch das Rad im ganzen genommen sehr schnell zerstört
werden wird.
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Wie in F i g. 1 gezeigt, hat der obere Teil 14 seinem äußeren
Umkreis entlang einen Flansch 28, der nach unten ragt und Anlage für den
oberen Teil der Vorderkante der Platten 25 bildet. Ferner hat dieser Oberteil
14 nach unten ragende Vorsprünge 29 zur Steuerung der Platten an dem
inneren Teil ihrer Oberkante.
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Der Oberteil 14 ist, wie erwähnt, fest gegen die nach vorne ragenden
Scheidewände 21 auf dem Unterteil 13 gepreßt, wobei diese Scheidewände
so hoch sind, daß die Platten 24 bei Spannung der Bolzen 22 nicht
unter Spannung kommen. Die Platten 24 sind also in dem bis jetzt beschriebenen
Umfang in der Richtung gegen das Verteilungsorgan 17 frei verschiebbar, dagegen
an einer Bewegung nach außen durch die Vorsprünge 25 und den Flansch
28 gehindert.
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Um die Platten an einer Bewegung nach innen zu hindern, ist am Boden
der ringförmigen Kammer 19
ein flacher Ring 30 angeordnet. Der äußere
Umkreis dieses Ringes 30 liegt gegen den unteren Teil der Außenkante der
Platten 24 an, um sie in der richtigen Stellung zu halten.
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Es ist zu ersehen, daß die Platten 24 sich sehr leicht für den Fall
auswechseln lassen, daß sie verschlissen sind, und es ist ferner zu ersehen, daß
jede Platte 24 wegen ihrer rechteckigen Form in vier verschiedenen, aber gegenseitig
zusammenfallenden Stellungen angebracht werden kann.
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Die gleichmäßige Form der Platten 24 bewirkt, daß die schleißfesten
Teile des Zerstäubers, die aus sehr schwer zu bearbeitenden Materialien bestehen,
in einfachst möglicher Weise erzeugt werden können.
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Durch die besondere Anbringung können die Platten nicht während der
Drehung gefährlichen Spannungen ausgesetzt werden und sind ferner in ihrer Stellung
so effektiv gesichert, daß keine Gefahr des Herausschleuderns während der Drehung
besteht.
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F i g. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform, bei der das Zerstäuberrad
wie ein Tandenirad aus einem
Unterteil 40, einem Mittelteil 41 und
einem Oberteil 42 gebildet ist.
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Der Unterteil 40 entspricht im wesentlichen dem in F i g. 1 und 2
gezeigten Unterteil 13, wobei der Unterschied darin besteht, daß der konische Verteiler
43 eine ebene Oberfläche anstatt einer stufenförmigen Oberfläche, wie in F i g.
1 und 2, besitzt.
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Gleich wie in F i g. 1 hat der untere Teil 40 Kanäle 44 mit Scheidewänden
45, an deren vorderen Kanten rechteckige Platten 46 aus schleißfestem Material angebracht
sind, die in Steuerungsschlitzen gesteuert sind, und gegen Herausschleudern mittels
eines Vorsprunges 47 an jeder Scheidewand 45 gesichert sind. Aussparungen
48 und 49 sind in entsprechender Weise wie in F i g. 2 zur Sicherung
dazu benutzt, daß die Platten 46 die Zentrifugalkräfte, herrührend von der schnellen
Drehung, auf ihren Vorderkanten und nicht an den Ecken aufnehmen.
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Die Unterseite des Mittelteiles 41 hat eine Form, die der Unterseite
des Oberteiles in F i g. 1 und 2 entspricht, mit den nach unten ragenden Vorsprüngen
50 und 51, den Vorsprüngen 28 und 29 in F i g. 1 entsprechend.
Ferner hat der Mittelteil 41 im Bereich der Platten 46 einen nach unten ragenden
Flansch 52, welcher auf die obere Kante der Platten 46 in entsprechender Weise,
wie der in F i g. 1 gezeigte Ring 30 wirkt und dadurch die Wirkung des entsprechenden
Ringes 53 ergänzt, der im Bereich der Platten 46 im Unterteil 40 sitzt.
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Die Oberfläche des Mittelteiles 41 besitzt dieselbe Form wie
der außerhalb des ringförmigen Elementes 53 liegende Teil der Oberfläche des Unterteiles
40 und ist ebenfalls mit Scheidewänden 62 (F i g. 3) versehen.
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Die Unterseite des Oberteiles 42 ist in einem entsprechenden Bereich
in derselben Weise wie die Unterseite des Mittelteiles 41 ausgebildet, und in den
Kanälen, die zwischen dem Mittelteil 41 und dem Oberteil 42 gebildet werden, sind
rechteckige Platten 54 in derselben Weise wie die Platten 46 zwischen
dem Unterteil 40 und dem Mittelteil 41 und aus demselben Material wie diese Platten
46 angebracht.
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Der Oberteil 42 hat in den wesentlichen Teilen eine dem Oberteil 14
in F i g. 1 entsprechende Form.
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Ein dem Ring 53 entsprechendes ringförmiges Schließelement 55 ist
auf dem Mittelteil 41 imBereich der Platten 54 angeordnet. Im Gegensatz zu dem Ring
53 hat das ringförmige Element 55 aber einen schrägen Flansch 56 am inneren Umkreis
zurBildung eines konischen Hohlkörpers.
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Die äußere konische Oberfläche dieses Körpers 56 bildet eine Verteilungsfläche
für die Flüssigkeit, die durch die zentrale Öffnung 57 im Oberteil 42 durch ein
oder mehrere in der Zeichnung nicht gezeigte Flüssigkeitszufuhrrohre zugeleitet
wird. Von dieser konischen Verteilungsfläche wird die Flüssigkeit gegen die als
Schaufel arbeitenden Platten 54 geschleudert, infolge der Zentrifugalkraft in Form
einer dünnen Haut an der Oberfläche dieser Platten entlang bis zur äußeren Kante
geführt und von da als feinverteilte Partikel ausgeschleudert.
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Ein anderer Teil der zu zerstäubenden Flüssigkeit wird durch andere
nicht gezeigte Zufuhrrohre durch den hohlen konischen Körper 56 nach dem Verteiler
43 hinuntergeleitet, von welchem die Flüssigkeit gegen die Platten 46 geschleudert
und von diesen in zerstäubter Form abgeschleudert wird. Die drei Teile 40,
41 und 42 werden mittels durch den Oberteil 42 und den Mittelteil
41 hindurchgehende Bolzen zusammengehalten, die in Gewindelöcher im Unterteil 40
eingeschraubt sind. Einer dieser Bolzen ist in F i g. 3 mit 58 angegeben, und in
F i g. 4 sind zwei der erwähnten Löcher mit 59 bezeichnet.
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Es ist aus F i g. 4 zu ersehen, daß die Scheidewände 45 a,
die die Löcher 59 enthalten, sich über einem größeren Teil des Umfanges des Rades
als die zwischenliegenden Scheidewände 45, die keine Löcher enthalten, erstrecken.
Da die Bolzen gemäß F i g. 3 gleichmäßig verteilt sind, verursacht diese Variation
in der Stärke der Scheidewände keine Schwierigkeiten bei der Ausbalancierung des
Rades.
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Um die Einspannung der Platten 24 in F i g. 1 oder der Platten 46
und 54 in F i g. 3 ohne Gefahr für Beschädigung derselben beim Festspannen der Bolzen
22 bzw. 58 vornehmen zu können, kann unter den Platten ein Streifen Blei oder anderes
entsprechendes nachgiebiges oder plastisches Material, wie mittels der punktierten
Linie 63 in F i g. 1 und 60 und 61 in F i g. 3 angegeben, angeordnet sein. In diesem
Falle müssen die Scheidewände 21 oder 45 und 62 natürlich entsprechend
höher sein, jedoch ist wegen der Nachgiebigkeit oder Plastizität der erwähnten Streifen
eine schwache Spannung gegen die Platten 24 oder 46 und 54 zulässig.