DE1557045C - Vorrichtung zum Dispergieren einer Flüssigkeit in ein gasförmiges Medium - Google Patents
Vorrichtung zum Dispergieren einer Flüssigkeit in ein gasförmiges MediumInfo
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Description
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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Disper- ■ · gesehen, mindestens ab der Düsenöffnung stetig
gieren einer Flüssigkeit in ein gasförmiges Medium abwärts gekrümmt ausgeführt ist. Durch diese stetige
zum Herstellen eines Sprühnebels, mit einer glatten, Abwärtskrümmung der Flüssigkeit wird in den
geneigten Fläche, in der wenigstens eine Düsenöffnung Flüssigkeitsfilm eine zusätzliche Spannung eingeführt,
von vergleichsweise geringem Querschnitt vorgesehen 5 durch die der Film über der Düsenöffnung zu einer
ist, die mit einer Druckgasquelle verbunden ist, und außerordentlich geringen Dicke ausgezogen wird,
mit einer mit Abstand oberhalb dieser Düsenöffnung Praktisch wird dieser Flüssigkeitsfilm an der Düsenauf
die Fläche ausmündenden Flüssigkeitszulei- Öffnung einer derartigen weiteren Spannung untertung.
worfen, daß eine molekulare Trennung innerhalb
Aus der USA.-Patentschrift 2 993 652 ist eine Vor- io dieses Flüssigkeitsfilms auftritt, so daß durch das
richtung zum Versprühen einer Flüssigkeit bekannt, durch den Flüssigkeitsfilm hindurchströmende gasin welcher eine Flüssigkeitssäule mittels eines Rohres förmige Medium eine Molekulartrennung von kleineiner
Öffnung zugeführt wird. Die Flüssigkeit der sten Flüssigkeitsteilchen aus der Filmschicht in Form
Säule wird durch eine Saugstrahlwirkung in die einer gleichförmigen Dispersion erfolgt.
Öffnung hineingeführt und dann durch ein Zerreißen 15 Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die der Flüssigkeitssäule durch Druckluft zerstäubt. Aus Fläche Teil der Oberfläche eines Kreiszylinders sein, der USA.-Patentschrift 3 097 645 ist eine Zerstäu- Dabei kann es vorteilhaft sein, daß das Innere des bungsvorrichtung bekannt, in welcher Druckluft Kreiszylinders als Gaskammer ausgebildet ist, die durch eine Düse hindurchgeführt wird, und diese mit der Druckgasquelle verbunden ist. Hierdurch Druckluft erzeugt an der Düse eine Saugwirkung. 20 wird eine besonders einfache Vorrichtung geschaffen. Durch diese Saugwirkung wird eine Flüssigkeitssäule Es wurde als besonders vorteilhaft befunden, den an die Düse herangeführt, und diese Säule wird Gasdruck an der Düsenöffnung auf etwa 0,35 atü durch diese Luft an der Düse zerstäubt. bis zu etwa 1,4 atü einzustellen.
Öffnung hineingeführt und dann durch ein Zerreißen 15 Bei einer bevorzugten Ausführungsform kann die der Flüssigkeitssäule durch Druckluft zerstäubt. Aus Fläche Teil der Oberfläche eines Kreiszylinders sein, der USA.-Patentschrift 3 097 645 ist eine Zerstäu- Dabei kann es vorteilhaft sein, daß das Innere des bungsvorrichtung bekannt, in welcher Druckluft Kreiszylinders als Gaskammer ausgebildet ist, die durch eine Düse hindurchgeführt wird, und diese mit der Druckgasquelle verbunden ist. Hierdurch Druckluft erzeugt an der Düse eine Saugwirkung. 20 wird eine besonders einfache Vorrichtung geschaffen. Durch diese Saugwirkung wird eine Flüssigkeitssäule Es wurde als besonders vorteilhaft befunden, den an die Düse herangeführt, und diese Säule wird Gasdruck an der Düsenöffnung auf etwa 0,35 atü durch diese Luft an der Düse zerstäubt. bis zu etwa 1,4 atü einzustellen.
Durch diese bekannten Zerstäubungsvorrichtungen Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, daß
können nicht beliebig feine Nebel hergestellt 25 die die Flüssigkeit führende Oberfläche aus einem
werden. Material besteht, welches gegenüber der Flüssigkeit
Bekanntlich ist es sowohl bei der Luftbefeuchtung adhäsive Wirkungen hat, die größer sind als die
als auch bei der Zerstäubung von Brennstoffen und Kohäsionskräfte der Flüssigkeit,
bei der Beschichtung von Metallen und bei vielen Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung chemischen Verfahren und bei der Verarbeitung von 30 unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine AusLebensmitteln oft erforderlich, einen Sprühnebel her- führungsform einer Vorrichtung zum Dispergieren zustellen, der soweit wie möglich aus gleichförmigen einer Flüssigkeit in ein gasförmiges Medium dar-Flüssigkeitsteilchen besteht. ste/lt, beschrieben werden.
bei der Beschichtung von Metallen und bei vielen Die Erfindung soll in der folgenden Beschreibung chemischen Verfahren und bei der Verarbeitung von 30 unter Bezugnahme auf die Zeichnung, die eine AusLebensmitteln oft erforderlich, einen Sprühnebel her- führungsform einer Vorrichtung zum Dispergieren zustellen, der soweit wie möglich aus gleichförmigen einer Flüssigkeit in ein gasförmiges Medium dar-Flüssigkeitsteilchen besteht. ste/lt, beschrieben werden.
In der USA.-Patentschrift 1346 811 wird eine Es wurde gefunden, daß jede Flüssigkeit in Form
Vorrichtung beschrieben, mit der ein verhältnismäßig 35 eines Films strömen kann, wenn diese Flüssigkeit
feiner Sprühnebel erzeugt werden kann. Die bekannte auf eine Oberfläche aufgebracht wird, die adhäsive
Vorrichtung weist eine schräggestellte Platte auf, in Eigenschaften relativ zur Flüssigkeit aufweist, die
der eine Düsenöffnung angeordnet ist, die mit einer größer sind als die Kohäsionskräfte zwischen den
Druckgasquelle verbunden ist. Die Platte kann eine Molekülen der Flüssigkeit selbst. So kann man
glatte Glasplatte sein. Oberhalb der Düsenöffnung 40 Wasser auf Glas filmförmig ausbreiten oder öl auf
mündet auf dieser Glasplatte eine Flüssigkeitszulei- Wasser.
tung, die in dosierter Weise Flüssigkeit auf die Glas- Ein Festkörper ist vollständig mit einer Flüssigkeit
platte derart abgibt, daß die Flüssigkeit an dem benetzt, wenn der Flüssigkeits-Oberflächen-Kontakt-Schlitz
einen dünnen Film bildet. Durch diesen winkel gleich 0° ist, und dies ist der Fall bsi sauberem
dünnen Flüssigkeitsfilm wird an der Düsenöffnung 45 Glas und reinem Wasser. Der Kontaktwinkel nimmt
Luft hindurchgeblasen, die aus dem Flüssigkeitsfilm zu, wenn die Adhäsion zwischen der Flüssigkeit und
sehr kleine Flüssigkeitsteilchen herausreißt, so daß dem Festkörper abnimmt. Ein Kontaktwinkel von
ein feiner Sprühnebel gebildet wird. 180° zeigt eine Adhäsion von Null an. Dies wird in
Offensichtlich hängt die Feinheit des Sprühnebels, der Praxis nie erreicht, jedoch gibt beispielsweise
d. h. die Teilchengröße der Flüssigkeitsteilchen von 50 Quecksilber auf Stahl einen Kontaktwinkel von 154°.
der Dicke des Flüssigkeitsfilms an der Sprühdüse Es wurde gefunden, daß die normalen hydrophilen
ab. Bei der bekannten Vorrichtung existiert offen- Eigenschaften einer gegebenen Oberfläche ganz erhebsichtlich
eine untere Grenze für diese Filmdicke, die lieh durch Beschichtungen aus verschiedenen Mat;-auf
Grund des physikalischen Aufbaus dieser bekann- rialien verändert werden können, und bei der vorten
Vorrichtung nicht unterschritten werden kann. 55 liegenden Vorrichtung werden verschiedene Mate-Durch
diese untere Grenze der Filmdicke wird aber · rialien verwendet, um eine Oberfläche zur Führung
die Feinheit der Flüssigkeitsteilchen im Sprühnebel der Flüssigkeit zu bilden, wobei die Oberfläche
begrenzt. Es ist oft erwünscht, so feine Flüssigkeits- beschichtet wird, um den gewünschten Kontaktteilchen
zu erzielen, daß diese Flüssigkeitsteilchen winkel zu erzeugen, so daß ein adäquater Film der
augenblicklich von dem gasförmigen Medium absor- 60 Flüssigkeit auf dieser beschichteten Oberfläche gebilbiert
werden, in das sie eingeführt werden. det wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Es wurde gefunden, daß es leichter ist, feinere
Vorrichtung zu schaffen, mit der die Filmdicke an Nebelteilchen zu erhalten, wenn Flüssigkeiten und
der Düse noch weiter herabgesetzt werden kann, Oberflächen verwendet werden, die kleine Kontakt-
so daß Sprühnebel mit außerordentlich feinen Teil- 65 winkel ergeben. Es wurde jedoch auch gefunden,
chen hergestellt werden können. daß die gewünschte Stärke des Flüssigkeitsfilms und
Ernndungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß demzufolge die Qualität des Sprühncbcls für einen
die flache, in Strörnungsrichtung der Flüssigkeit gegebenen Abgabedruck an der Öffnung erhalten
3 4
werden kann, wenn man Materialien und Flüssig- eine Flüssigkeit durch ein Gas zu absorbieren. Da
keiten mit nicht benetzenden Eigenschaften verwendet, die Absorptionsrate einer Flüssigkeit in einem Gas
wie beispielsweise Teflon und Wasser. Wenn man eine Funktion der exponierten Oberfläche der Flüssig-Materialien
und Flüssigkeiten verwendet, die hohe keit gegenüber dem Gas ist, ist, je größer diese Ober-Kontaktwinkel
erzeugen, so kann die gewünschte 5 fläche der exponierten Flüssigkeit ist, auch die Ab-Filmdicke
und damit die Sprühnebelqualität dadurch sorptionsrate der Flüssigkeit in das Gas um so größer,
erzielt werden, daß man den Flüssigkeitsfilm mit Aus diesem Grund ist es üblich, die Flüssigkeit, die
einer ausreichenden kinetischen Energie oder Ge- von einem Gas aufgenommen werden soll, direkt in
schwindigkeit über die Düsenöffnung führt, um die den Gasstrom einzusprühen, weil dabei die Oberfläche
normale Tendenz der Flüssigkeit, einen dicken Film io der Flüssigkeit, die dem Gas ausgesetzt ist, vielfach
zu bilden, zu unterbinden. Es wurde gefunden, daß gegenüber der Oberfläche vergrößert wird, die dem
die Filmdicke durch die Oberflächenkonfiguration Gas ausgesetzt wird, wenn das Gas lediglich über
beeinflußt wird, über welche der flüssige Film hin- einen Fl üssigkeitsvorrat oder ein Strömungsbad der
weggeht. Falls eine Flüssigkeit über eine geeignete Flüssigkeit hinweggelenkt wird. Da die exponierte
Oberfläche strömt und wenn ferner Energie dieser 15 Oberfläche in einem Sprühnebel eine Funktion der
Flüssigkeit zugeführt wird, um in dieser Flüssigkeit Teilchengröße der versprühten Flüssigkeit ist, ist es
zusätzliche Spannungen zu erzeugen, die oberhalb wichtig, die Teilchengröße zu vermindern, um dader
Werte der inneren Spannungen innerhalb des durch den exponierten Oberflächenbereich zu erhöhen,
Flüssigkeitsfilms liegen, die durch die Oberflächen- und es wurde versucht, kleine und kleinere disperadhäsion
erzeugt wird, kann wenigstens ein Teil, 20 gierte Flüssigkeitsteilchen herzustellen, die vollständig
wenn nicht sogar der gesamte Film, bis zur mole- gleichförmig im Gas verteilt werden sollen. Es wird
kularen Trennung innerhalb des Films selbst gespannt angenommen, daß ein idealer Sprühnebel aus vollwerden.
ständig sphärisch monodispergierten Flüssigkeits-Wenn bei einer maximalen Spannung eine weitere teilchen besteht, wobei die Teilchen eine Größe in
Energie dem Film unter einem Winkel zur Ebene 25 der Größenordnung von 1 Mikron haben,
der Oberfläche, auf der der Film gespannt ist, züge- Bei einem Versuch wurde eine gekrümmte Glasführt wird und damit unter einem Winkel zur Ebene oberfläche verwendet, die eine sehr kleine Öffnung des Films selbst, wurde gefunden, daß ein erhebliches aufweist in der Größenordnung von etwa 0,25 cm. molekulares Aufbrechen innerhalb des Films statt- Die Öffnung hat divergente, nach außen sich öffnende findet mit dem Ergebnis, daß die Teilchen der Flüssig- 30 Wandungen. Die Divergenz der Wandungen ist für keit in Form kleinster Tröpfchen von der Filmober- die Leistung nicht von allzu großer Bedeutung, fläche weg dispergiert werden. Wenn dies stattfindet, jedoch wird eine derartige Divergenz bevorzugt, da wird der Film an der Stelle der maximalen Spannung gefunden wurde, daß die Leistung erhöht wird, wenn reißen. Wenn jedoch der Film kontinuierlich an eine Öffnung verwendet wird, die derartige diverdieser Stelle oder alternierend an dieser Stelle wieder- 35 gente Wandungen aufweist. In der Draufsicht kann hergestellt wird, d. h., wenn ein neuer Bereich des diese Öffnung kreisförmig, oval oder in anderer Form Flüssigkeitsfilms kontinuierlich über die Stelle der ausgebildet sein, und beispielsweise kann die öffnung maximalen Spannung hinweggeht, so ist die mole- die Form eines langgestreckten Schlitzes haben, kulare Dispersion kontinuierlich, wodurch ein kon- Ferner kann jede beliebige Anzahl von Öffnungen stanter Sprühnebel erzeugt wird und wobei dieser 4° verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von Sprühnebel Eigenschaften hat, die sehr nahe an die der Menge der aufzunehmenden Flüssigkeit, die in Eigenschaften herankommen, die der natürliche einem gegebenen Gasstrom dispergiert werden soll, Nebel hat. wobei dieser Gasstrom irgendeine gegebene Strö-
der Oberfläche, auf der der Film gespannt ist, züge- Bei einem Versuch wurde eine gekrümmte Glasführt wird und damit unter einem Winkel zur Ebene oberfläche verwendet, die eine sehr kleine Öffnung des Films selbst, wurde gefunden, daß ein erhebliches aufweist in der Größenordnung von etwa 0,25 cm. molekulares Aufbrechen innerhalb des Films statt- Die Öffnung hat divergente, nach außen sich öffnende findet mit dem Ergebnis, daß die Teilchen der Flüssig- 30 Wandungen. Die Divergenz der Wandungen ist für keit in Form kleinster Tröpfchen von der Filmober- die Leistung nicht von allzu großer Bedeutung, fläche weg dispergiert werden. Wenn dies stattfindet, jedoch wird eine derartige Divergenz bevorzugt, da wird der Film an der Stelle der maximalen Spannung gefunden wurde, daß die Leistung erhöht wird, wenn reißen. Wenn jedoch der Film kontinuierlich an eine Öffnung verwendet wird, die derartige diverdieser Stelle oder alternierend an dieser Stelle wieder- 35 gente Wandungen aufweist. In der Draufsicht kann hergestellt wird, d. h., wenn ein neuer Bereich des diese Öffnung kreisförmig, oval oder in anderer Form Flüssigkeitsfilms kontinuierlich über die Stelle der ausgebildet sein, und beispielsweise kann die öffnung maximalen Spannung hinweggeht, so ist die mole- die Form eines langgestreckten Schlitzes haben, kulare Dispersion kontinuierlich, wodurch ein kon- Ferner kann jede beliebige Anzahl von Öffnungen stanter Sprühnebel erzeugt wird und wobei dieser 4° verwendet werden, und zwar in Abhängigkeit von Sprühnebel Eigenschaften hat, die sehr nahe an die der Menge der aufzunehmenden Flüssigkeit, die in Eigenschaften herankommen, die der natürliche einem gegebenen Gasstrom dispergiert werden soll, Nebel hat. wobei dieser Gasstrom irgendeine gegebene Strö-
Eine andere Möglichkeit zur Erläuterung dieser mungsrate haben kann.
Eigenschaft ist die Betrachtung der Änderung der 45 Die Glasoberfläche ist derart gekrümmt, daß die
Massendichte des Flüssigkeitsfilms, wenn dieser über Düsenöffnung etwa an der Stelle oder etwas oberhalb
die Düsenöffnung hinweggeht. Stromauf der Düsen- der Stelle angeordnet ist, an der die Oberfläche in eine
öffnung ist die Dichte des Flüssigkeitsfilms gleich nach unten gekrümmte Form übergeht. Eine Flüssigder
der reinen Flüssigkeit, die versprüht werden soll. keit, die dispergiert werden soll, beispielsweise Wasser,
Direkt oberhalb der Öffnung nimmt die Dichte des 50 wird von einer Quelle auf die Glasoberfläche auf-Flüssigkeitsfilms
ab und liegt etwa zwischen der der gegeben. Die der Flüssigkeit erteilte kinetische Energie
Flüssigkeit, die versprüht werden soll, und der des reicht aus, daß diese in Form eines Films über die
Gases, welches durch diese Düsenöffnung abgegeben Glasoberfläche hinwegströmt. Durch die adhäsiven
wird. Stromab von der Düsenöffnung ist die Dichte Eigenschaften des Wassers gegenüber dem Glas kann
des Flüssigkeitsfilms wieder gleich der Dichte der 55 dieser Film über die gesamte Oberfläche hinweg gereinen
Flüssigkeit, die versprüht werden soll. Die spannt werden. Wenn sich dieser Film vorwärts bewegt,
kohäsive Anziehung zwischen den Molekülen der so folgt der Film der Krümmung der Glasoberfläche
reinen Flüssigkeit stromauf und stromab von der über die Düsenöffnung hinaus. Wenn der Film den
Düsenöffnung und der Moleküle der weniger dichten nach abwärts gekrümmten Abschnitt der Glasober-Flüssigkeit
direkt oberhalb der Öffnung sichert, daß 60 fläche erreicht, so hat die Gravitationskraft die Neiein
Flüssigkeitsfilm von im wesentlichen gleichför- gung, die Filmströmung zu beschleunigen, und zwar
miger Dicke über der Düsenöffnung während des mit dem Ergebnis, daß weitere Spannungen in den
Sprühbetriebs aufrechterhalten wird. Film eingeführt werden, und zwar durch die Ge-Die
Möglichkeit, einen Sprühnebel zu erzeugen, schwindigkeitsunterschiede zwischen der Stelle der
dessen Eigenschaften sich an die Eigenschaften eines 65 Zuführung der Flüssigkeit auf die Oberfläche und der
natürlichen Nebels annähert, ist von großer Bedeu- Stelle, an der die Beschleunigung durch die Schwertung,
nicht nur für die Verarbeitung von Lebens- kraft beginnt. Wenn die Düsenöffnung zwischen diesen
mitteln, sondern auch dann, wenn es gewünscht ist, beiden Punkten angeordnet ist, wurde gefunden, daß
der Film vollständig über die Düsenöffnung strömen kann, obwohl er bis zu einer extrem geringen Stärke
gespannt ist. Der Film hat hier die Form einer dünnen Membran, die über einer Oberfläche gespannt ist. Die
Spannung in der Membran zieht diese über eine schmale Öffnung hinweg, als ob diese nicht vorhanden
wäre.
Es wird eine Gasströmung durch die Düsenöffnung abgegeben. Da Luft und Wasser die Materialien sind,
die bei diesem Versuch verwendet werden, ist es verhältnismäßig einfach, eine Gasströmung durch die
Düsenöffnung hindurchzuführen. Das Gas tritt aus dieser Düsenöffnung mit einem Druck aus, der etwa
über dem Druck der Umgebung liegt, d. h. bei einem Druck, der etwas über dem Druck des Gases auf der
Oberseite des Films liegt. Diese Gasströmung spannt den Film bis zu einem Punkt, an welchem eine molekulare
Abtrennung auftritt, so daß Wasserpartikelchen nach oben in. das umgebende Gas hinein dispergiert
werden.
Es wurde experimentell festgestellt, daß ein gleichförmig und feinverteilter Wassernebel erzeugt werden
kann, indem man lediglich 0,08 kg Luft für jedes Kilogramm zu versprühendes Wasser verwendet. Im
allgemeinen wird ein Sprühnebel aus einem üblichen Zerstäuber zu einem Wasserstrom bei einem Massenverhältnis
unter 0,1 zusammenbrechen, beispielsweise bei einem Massenverhältnis von Luft zu Wasser unter
0,1. Der hohe Zerstäubungswirkungsgrad der Vorrichtung wird erzielt, weil der Sprühnebel durch eine
direkte Tropfenerzeugung aus dem dünnen Flüssigkeitsfilm gebildet wird, der über die Gasaustrittsöffnung
hinweggeht.
In der Zeichnung ist eine Vorrichtung dargestellt, die eine rohrförmige Kammer 5 aus einem Material
aufweist, das bezüglich der Flüssigkeit, wie vorstehend beschrieben, ausgewählt ist. Diese Kammer weist eine
Düsenöffnung 7 auf. Die Düsenöffnung 7 ist etwas unterhalb der senkrechten Mittellinie nach rechts versetzt
angeordnet. Die Enden des Rohres sind durch Kappen 9 verschlossen. Es ist lediglich eine derartige
Kappe dargestellt. Auf diese Weise wird eine geschlossene Kammer gebildet. Eine Gaspumpe P steht
über ein Regelventil Vl und eine Leitung 11 mit dem Innenraum der Kammer in Verbindung, und es kann
Gas mit einem Druck, der etwas oberhalb des Atmosphärendrucks liegt, in diese Kammer eingeführt
werden. . . .
Unmittelbar oberhalb des Rohres 5 ist eine Flüssigkeitsleitung 13 derart angeordnet, daß das Austrittsende
oberhalb der Kammer in einer senkrechten Ebene liegt, die axial durch die Mitte des Rohres
hindurchgeht. Dieser Flüssigkeitsleitung wird Flüssigkeit über ein Regelventil Vl von einer Quelle S zugeführt.
Ein Flüssigkeitsbehälter 15 kann unterhalb des Rohres angeordnet sein, um die Flüssigkeit aufzunehmen,
die über das Rohr hinwegströmt und nicht dispergiert werden soll. Diese Flüssigkeit kann, falls
gewünscht, wieder — wie gestrichelt angedeutet — zur Flüssigkeitszuleitung zurückgeführt werden. Bei
ίο Versuchen wurden verschiedene Anzahlen, Formen
und Größen von Düsenöffnungen verwendet, und es wurden verschiedene Gasdrucke in der Kammer eingestellt.
Die zugeführte Flüssigkeit wurde derart geregelt, daß die Wasserströmung über das Rohr aus der
Leitung 13, mit bloßem Auge betrachtet, keine Rippen, Wellen oder andere Störungen aufzeigt, wenn diese
Strömung über die Düsenöffnung hinweggeht. Mit anderen Worten, wurde die Strömung so reguliert,
daß die Strömung glatt im Bereich vom Ende der Leitung 13 bis zum Punkt C strömt, an dem die
Strömungsgeschwindigkeit durch die Schwerkraft erhöht wird. Gleichzeitig wurde Luft durch die Düsenöffnung
7 unter verschiedenen Drücken abgegeben.
Die besten Ergebnisse können erzielt werden, wenn der Flüssigkeitsfilm glatt und dünn ist. Wenn mit optimalen Filmdicken gearbeitet wurde, wurde ein gleichförmiger und feinverteilter Sprühnebel bei einem Gasdruck in der Größenordnung von etwa 0,14 bis 0,21 atü erzielt. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, mit einem dicken, nicht gleichförmigen oder pulsierenden Film zu arbeiten, und diese Betriebsbedingungen können durch eine Erhöhung des Gasdrucks kompensiert werden. Beispielsweise kann ein Sprühnebel, der bei einem Gasdruck von etwa 0,7 atü oder mehr erzielt wird, sehr unempfindlich für Flüssigkeitsströmungsstörungen und/oder Änderungen in der Filmdicke sein.
Die besten Ergebnisse können erzielt werden, wenn der Flüssigkeitsfilm glatt und dünn ist. Wenn mit optimalen Filmdicken gearbeitet wurde, wurde ein gleichförmiger und feinverteilter Sprühnebel bei einem Gasdruck in der Größenordnung von etwa 0,14 bis 0,21 atü erzielt. In einigen Fällen kann es erforderlich sein, mit einem dicken, nicht gleichförmigen oder pulsierenden Film zu arbeiten, und diese Betriebsbedingungen können durch eine Erhöhung des Gasdrucks kompensiert werden. Beispielsweise kann ein Sprühnebel, der bei einem Gasdruck von etwa 0,7 atü oder mehr erzielt wird, sehr unempfindlich für Flüssigkeitsströmungsstörungen und/oder Änderungen in der Filmdicke sein.
Die folgende Tabelle zeigt Untersuchungsergebnisse, die mit verschiedenen Düsenöffnungsgrößen und
-formen bei einem Öffnungsaustrittsdruck von etwa 0,56 atü erhalten wurden. Jede horizontale Spalte
stellt eine konstante Düsenöffnungsströmung unabhängig von der Öffnungskonfiguration dar. Es ist eine
Leistungserhöhung zu erkennen und zwar durch eine Veränderung der Düsenöffnungskonfiguration von
einer geraden zu einer kreisförmigen Öffnung und zu einer divergenten kreisförmigen Öffnung und zu einer
geraden schlitzartigen Öffnung. Aus der Tabelle kann entnommen werden, daß eine divergente schlitzartige
Öffnung größere Kapazitäten ergibt als die anderen aufgeführten Öffnungen.
Luftströmung in | Kreisförmiger Öffnungsdurch messer, der dem |
Abgabedruck; an der Öffnung |
Sprühnebel-Abgabekapazität in Liter pro Tag |
divergente kreis | geradwandige |
dm3 pro Minute | Durchmesser der | in atü | förmige Öffnung | schlitzförmige | |
Luftströmung ent | geradwandige kreis | 10,64 | Öffnung | ||
spricht in cm | 0,56 | förmige Öffnung | 49,04 | 11,78 | |
0,56 | 0,025 | 0,56 | 8,36 | 78,28 | 49,78 |
2,54 | 0,050 | 0,56 | 30,78 | 119,70 | 102,98 |
5,66 | 0,075 | 0,56 | 57,38 | 163,40 | 169,10 |
9,90 | 0,100 | 0,56 | 85,26 | 218,88 | 254,60 |
15,56 | 0,125 | 0,56 | 115,52 | 342,00 | |
20,64 | 0,150 | 145,92 | |||
Die Materialien Wasser und Glas wurden als Beispiele verwendet, und es sei bemerkt, daß zahlreiche
Flüssigkeiten in zahlreichen gasförmigen Medien mit dieser Vorrichtung dispergiert werden können, beispielsweise
kann Brennstoff versprüht werden, wobei 5 die Flüssigkeit Kerosin, die Oberfläche rostfreier Stahl
und das Dispsrsionsgas Luft ist. Bei der Metallbearbeitung, beispielsweise beim Walzen, kann die Flüssigkeit
Öl sein, und die Oberfläche kann Kupfer sein, und das Dispersionsgas kann warme oder heiße Luft sein.
Während aller Versuche wurden die Gleichförmigkeit und die Feinheit des Sprühnebels untersucht. Da
physikalische Messungen nicht möglich waren, wurden visuelle Überprüfungen durchgeführt, und zwar dadurch,
daß eine dunkle Oberfläche gegenüber der Überprüfungsstelle angebracht wurde. Der Sprühnebel
zwischen der Beobachtungsstelle und dem schwarzen Hintergrund wurde mit einer Lampe beobachtet. Es
wurde festgestellt, daß die Dispersion zu einer nebelartigen Wolke führte, wobei diese Wolke ein vollständig
gleichförmiges Aussehen hatte und frei von großen Tropfen oder Tröpfchen war.
Wenn eine Kondensationsoberfiäche, wie beispielsweise ein flacher Metallteil, in die dispergierte Flüssigkeit
eingeführt und dann wieder herausgezogen wurde, wurde gefunden, daß diese Oberfläche vollständig und
gleichförmig mit der Flüssigkeit bedeckt war, wobei die Oberfläche das Aussehen eines Wagendaches hatte,
welches beispielsweise mit einem Tau bedeckt ist. Es wurde nicht festgestellt, daß undispergierte Teilchen
auf der Metalloberfläche vorhanden waren.
Claims (5)
1. Vorrichtung zum Dispergieren einer Flüssigkeit in ein gasförmiges Medium zum Herstellen
eines Sprühnebels, mit einer glatten, geneigten Fläche, in der wenigstens eine Düsenöffnung von
vergleichsweise geringem Querschnitt vorgesehen ist, die mit einer Druckgasquelle verbunden ist,
und mit einer mit Abstand oberhalb dieser Düsenöffnung auf die Fläche ausmündenden Flüssigkeitszuleitung, dadurch gekennzeichnet,
daß die Fläche, in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen, mindestens ab der Düsenöffnung
stetig abwärts gekrümmt ausgeführt ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Fläche Teil der Oberfläche
eines Kreiszylinders ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Innere des Kreiszylinders
als Gaskammer ausgebildet ist, die mit der Druckgasquelle verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasdruck an der
Düsenöffnung etwa 0,35 bis etwa 1,4 atü beträgt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Flüssigkeit
führende Oberfläche aus einem Material besteht, welches gegenüber der Flüssigkeit adhäsive Wirkungen
hat, die größer sind als die Kohäsionskräfte
der Flüssigkeit.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
109 534/349
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