DE19632642A1 - Sprühdüse und Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form kleiner Partikel - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sprühdüse und ein Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel und insbesondere ein Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in Form extrem kleiner Partikel und eine Düse, die im wesentlichen kompromierte Luft als Hochdruckgas für zu zerstäubende Flüssigkeit einsetzt.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Düsen wurden zum Zerstäuben von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel entwickelt. Die in Fig. 1 gezeigte Düse erzeugt in einer ersten Stufe flüssige Tröpfchen 2 durch Zuführen einer Flüssigkeit zu einem zylindrischen Luftgang 1, wo sie sich mit Luft in der Mischkammer 1′ vermischt, die an dem Ende des Luftgangs 1 angeordnet ist, und sie wird ausgehend von dem Kopfkegel der Düse ausgestoßen. Die Strahlen der flüssigen Tröpfchen 2 bei der ersten Stufe laufen aufeinander zu und kollidieren miteinander unter Bildung feiner Partikel gemäß einer zweiten Stufe von flüssigen Tröpfchen 3. Mit diesem Aufbau einer Sprühdüse läßt sich Wasser mit einer feinen Partikelgröße von 10 µm bei einer Zersprührate von 1 kg/min und einem Luft/Flüssigkeits-Verhältnis von 2300 Nl/kg ausstoßen.

Die in Fig. 2 gezeigte Sprühdüse ist eine Doppelröhrenanordnung, die Flüssigkeit aus einer Mittenöffnung 4 ausstößt, sowie unter Druck stehende Luft, aus dem die Flüssigkeit umgebenden Bereich. Bei diesem Sprühdüsenaufbau wird bei der Mitte ausgestoßene Flüssigkeit durch umgebende Luft unter Bildung kleiner Tröpfchen gestört. Diese Störung durch eine umgebende Luftströmung schreitet nach innen zu der Mitte der Flüssigkeit fort, jedoch nimmt hierbei die Geschwindigkeit der Luft allmählich ab, was zu größeren Tröpfchen bei der Flüssigkeit führt. Insbesondere tritt bei Tröpfchen im Umfeld der in den Mittenbereich ausgestoßenen Flüssigkeit eine Störung der Mischungsfähikeit mit Luft auf, und eine schlechte Vermischung führt zu größeren Tröpfchen.

Die in Fig. 1 und 2 gezeigten Zerstäubungsdüsen weisen die Fähigkeit auf, daß sich feine Tröpfchen durch mit unter Druckluft zerstäubte Flüssigkeiten bilden lassen. Jedoch kann unabhängig von der Tatsache, daß sich die in Fig. 1 gezeigte Sprühdüse mit einer Flüssigkeit wie beispielsweise reinem Wasser ohne festen Bestandteilen einsetzen läßt, diese nicht mit Flüssigkeiten einsetzen, die feste Bestandteile enthalten, beispielsweise Sprühtrocknungsflüssigkeiten. Dies ist darauf zurückzuführen, daß dann, wenn Tröpfchen innerhalb der Mischkammer 1′ trocknen, in der Flüssigkeit gelöste Bestandteile eine Schlammablagerung bilden, die sich fortlaufend an den Kammerwänden ablagert, und innerhalb weniger Betriebsminuten verstopft diese aufgenommene Schlammablagerung die Mischkammer IV. Selbst wenn die an den Kammerwänden aufgebaute Schlammablagerung außerordentlich gering ist, stört sie die Hochgeschwindigkeits-Luftströmung in ausreichendem Maße, um die Erzeugung feiner Flüssigkeitströpfchen zu vermeiden. Insbesondere lassen sich Flüssigkeiten mit festen Bestandteilen solange nicht zerstäuben, solange nicht eine Düsenstruktur realisiert ist, die den Aufbau an allen Stellen am Ende der Sprühdüse vermeidet.

Die in Fig. 1 gezeigte Sprühdüse ist vom sogenannten internen Mischtyp, bei dem Luft und Flüssigkeit innerhalb der Sprühdüse selbst gemischt wird. Diese Düse ist auf das Ausstoßen lediglich solcher Flüssigkeiten begrenzt, die nach dem Trocknen keine Feststoffe bilden, und sie hat den Nachteil, daß sie bei unterschiedlichen Flüssigkeiten keine feinen Partikel zerstäuben kann.

Die in Fig. 2 gezeigten Sprühdüse ist von einem Typ mit externer Vermischung, bei dem die Luft und die Flüssigkeit außerhalb der Zerstäubungsdüse gemischt werden. Ein Verstopfen der Düse tritt - wie oben beschrieben - bei dieser Sprühdüse nicht auf. Jedoch ist es bei dieser Sprühdüse erforderlich, die Mittenöffnung 4 außerordentlich klein auszubilden und Flüssigkeit in einem sehr engen Strahl zum Bilden feiner Partikel auszustoßen. Demnach ist aufgrund der Tatsache, daß die Mittenöffnung 4 bei diesem Aufbau der Sprühdüse sehr gering sein muß, die Menge der zerstäubten Flüssigkeit pro Zeiteinheit außerordentlich gering. Bei einem Partikeldurchmesser von 10 µm oder weniger weist die Mittenöffnung bei dieser Sprühdüse einen Innendurchmesser von 0,2 mm mit einem Luft/Flüssigkeitsverhältnis von 2000 Nl/kg auf. Die Zerstäubungsrate in diesem Fall übersteigt noch nicht einmal 15 g/min. Versuche, die Größe der Mittenöffnung zu erhöhen und feine Partikel zu erhalten, führen zu sehr großen Luft/Flüssigkeits-Verhältnissen von 10000 bis 100000 Nl/kg. Dies führt zu einer drastischen Zunahme der Menge der eingesetzten Druckluft, und eine Realisierung ist nicht praktikabel.

Die internen Mischverhältnisse bei der Technologie gemäß dem Stand der Technik resultierte aus Anstrengungen, feine Partikel durch Verbesserung der Luft/Flüssigkeitsvermischung und Dispersion bei Sprühdüsen mit zwei Fluidphasen zu erreichen. Eine Sprühdüse mit zwei Fluidphasen ist eine, bei der ein in Flüssigphase vorliegendes Fluid in feine Partikel durch die Wirkung einer in Gasphase vorliegender Hochdruckluft umgesetzt wird. Jedoch bewirken Zerstäubungsflüssigkeiten wie Sprühtrocknungsflüssigkeiten mit festen Anteilen bei einer Düse vom internen Mischtyp eine interne Verfestigung und eine Düsenverstopfung. Demnach ist es erforderlich, Flüssigkeiten wie Sprühtrocknungsflüssigkeiten mit Komponenten, die nach dem Trocknen fest sind, mit einer Düse vom externen Mischtyp zu zerstäuben.

Das Luft/Flüssigkeitsverhältnis bei einer Sprühdüse vom externen Mischtyp muß zum Erhalten feiner Partikel außerordentlich groß sein. Insbesondere weist diese Art von Sprühdüse den Nachteil auf, daß große Mengen von Druckluft verbraucht werden. Ferner läßt sich der Sprühdüsendurchmesser nicht groß wählen. Da keine Sprühdüse zur Verfügung steht, mit der sich große Mengen von Flüssigkeiten zerstäuben lassen, müssen mehrere einhundert bis mehrere tausend Sprühdüsen kombiniert werden, um ein praktisch einsetzbares Zerstäubungsgerät herzustellen. Dies ist momentan nicht praktikabel.

Beide der in Fig. 1 und 2 gezeigten Sprühdüsen zerstäuben ausgestoßene Flüssigkeitströpfchen in einem Vollkegelmuster und nicht in einem Hohlkegelmuster. Bei dem Hohlkegel handelt es sich um einen Typ von Zerstäubungsmuster, der kreis- oder ringförmig ist. Im Gegensatz hierzu handelt es sich bei einem Vollkegel um eine kegelförmige Form ausgestoßener Tröpfchen, bei der das Innere vollständig mit flüssigen Tröpfchen gefüllt ist. Im allgemeinen eignet sich ein Hohlkegel besser für Sprühtrocknungsanwendungen. Der Grund hierfür besteht darin, daß das vollständige Füllen des Vollkegelmusters mit flüssigen Tröpfchen dazu führt, daß Tröpfchen in der Mitte nicht schnell trocknen.

Die vorliegende Erfindung wurde zum Beheben dieses und weiterer Nachteile gemäß der Technologie nach dem Stand der Technik entwickelt. Demnach besteht eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Schaffung einer Sprühdüse und eines Verfahrens zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel, das fortlaufend eine große Sprühmenge unter Einsatz einer einzigen Düse gewährleistet, mit der sich Flüssigkeit in Form extrem feiner Partikel mit einheitlicher Größenverteilung unter Einsatz einer geringen Menge von Gas oder eines geringen Gas/Flüssigkeits-Verhältnisses zerstäuben läßt, und die gleichzeitig selbst Flüssigkeiten zerstäuben kann, die feste Anteile fortlaufend während langer Zeitperioden enthalten, und zwar ohne Bildung einer Schlammablagerung.

Eine weitere vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Sprühdüse und eines Verfahrens zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel, bei der bzw. dem sich Flüssigkeiten in einer einzigen Sprühdüse mischen lassen.

Eine weitere vorrangige Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Sprühdüse und eines Verfahrens zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel, bei der/dem es auch möglich ist, die Flüssigkeit - falls erforderlich - als Hohlkegel auszustoßen.

Die obigen und weitere Aufgaben und Merkmale der Erfindung ergeben sich besser aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Bezug auf die beiliegende Zeichnung.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wurden die Nachteile des Stands der Technik durch Zerstäuben von Flüssigkeit gemäß dem folgenden Verfahren überwunden. Die besondere Fähigkeit des Ausstoßverfahrens und der Düse dieser Erfindung zum Bilden sehr feiner Partikel ist anhand mehrerer Ausführungsformen dargestellt. Gemäß dieser Erfindung werden Ultraschall-Gas­ strömungen gebildet und entlang von zwei Flüssigkeitsströmungsflächen, die einen Rand bilden, auf diesen Rand gerichtet. Allgemein sind die Ultraschall-Gas­ strömungen Luftströmungen, jedoch lassen sich in Abhängigkeit von der Anwendung Gase wie Stickstoff ebenfalls benützen. Ein Kollisionspunkt wird in dem Gebiet bei der Spitze des Rands erzeugt, wo die Ultraschall-Gasströmungen aufeinandertreffen. Bei diesem Gasströmungs-Konvergenzpunkt wird eine intensive Stoßwelle erzeugt. Entlang einer Flüssigkeitsströmungsfläche ist ein Schlitz derart vorgesehen, daß seine Ausdehnung eine Gasströmung kreuzt. Geht Flüssigkeit von dem Schlitz aus, so zwingt die Gasströmung diese gegen die Flüssigkeitsströmungsfläche unter Ausdehnung derselben in einen dünnen Film. In diesem Zustand strömt die Flüssigkeit entlang der Flüssigkeitsströmfläche zu dem Rand. Ihre Strömungsgeschwindigkeit nimmt zu, wodurch die Flüssigkeit noch dünner wird, und dieser strömende dünne Film trennt sich von dem Rand unter Bildung flüssiger Tröpfchen. Die Flüssigkeitströpfchen werden in dem Konvergenzpunkt der aufeinandertreffenden Gasströme eingesaugt, und die Stoßwelle bei dem Gasströmungs-Konvergenzpunkt induziert ein weiteres Zerlegen unter Bildung extrem kleiner flüssiger Tröpfchen. Diese extrem kleinen flüssigen Tröpfchen werden in der kombinierten Strömung der Gasstrahlen, ausgehend von beiden Seiten des Randes, mitgeführt, damit sie schnell von der Düse wegfliegen.

Die Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung kann mehrere Schlitze in einer Flüssigkeitsströmungsfläche aufweisen, und sie kann Flüssigkeit den Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands zuführen. Die den Flüssigkeitsströmungsflächen über mehrere Schlitze zugeführten Flüssigkeiten werden an den Flüssigkeitsströmungsflächen dann vermischt, wenn sie in die Form eines dünnen Films gebracht werden. Trennt sich der dünne Film von dem Rand, so trifft er auf einen dünnen Film der Flüssigkeitsströmungsfläche auf der entgegengesetzten Seite des Rands, damit er sich mit diesem unter Bildung flüssiger Tröpfchen vermischt. Die Stelle, an der strömende dünne Filme aufeinandertreffen, wird als Flüssigkeitskonvergenzpunkt bezeichnet. Die bei dem Flüssigkeitskonvergenzpunkt gebildeten flüssigen Tröpfchen werden durch die Gasströmung in dem Gasströmungs-Kon­ vergenzpunkt angesaugt, an dem sie weiter vermischt und aufgetrennt werden, und zwar aufgrund der Stoßwelle, die extrem kleine flüssige Tröpfchen erzeugt.

Kurz ausgedrückt, benützt das Ausstoßverfahren der vorliegenden Erfindung eine Ultraschallgasströmung zum dünnen Ausbreiten von Flüssigkeit auf einer Flüssigkeitsströmungsfläche unter Bildung eines strömenden dünnen Films. Der strömende dünne Film wird durch eine Stoßwelle bei dem Gasströmungs-Konvergenzpunkt aufgeteilt. Durch dieses Verfahren ist es möglich, feinere Partikel mit einheitlicher Partikelgrößenverteilung zu erzielen, die bei Einsatz von Verfahren gemäß dem Stand der Technik nicht erreichbar waren.

Die Fig. 3 zeigt eine Flüssigkeit, die mit einer Düse gesprüht wird, bei der Flüssigkeit aus mehreren Schlitzen den Flüssigkeitsströmungsflächen zugeführt wird, die an beiden Seiten eines Rands vorgesehen sind. Bei der in Fig. 3 gezeigten Sprühdüse wird Flüssigkeit dünn in Form eines dünnen Films auf einer Flüssigkeitsströmungsfläche 37 in einer Dünnfilm-Formationszone 324 ausgebreitet. Die in Form eines dünnen Films ausgebreitete Flüssigkeit wird zu flüssigen Tröpfchen in einer Flüssigkeitströpfchen-Formations­ zone, die entfernt von der Vorderseite des Rands 37A liegt, und sie wird weiter in feine Partikel in einer Feinpartikel-Formationszone aufgeteilt. Die Flüssigkeitströpfchen-Formationszone ist der Flüssigkeitskonvergenzpunkt 325, und die Feinpartikel-Formations­ zone ist der Gasstrahl-Konvergenzpunkt 326. Im Hinblick auf das Vermischen der Flüssigkeit tritt die Dünnfilmvermischung in einem ersten Vermischungsbereich auf, der die Dünnfilm-Formationszone 324 der Flüssigkeitsströmungsoberflächen 37 ist. Das Flüssigkeitsströmungs-Aneinanderprallvermischen tritt in einer zweiten Mischzone auf, die durch den Flüssigkeitskonvergenzpunkt 325 gebildet wird. Schließlich tritt das Schwingungsmischvorgang in einer dritten Mischzone auf, die durch den Gasstrahl-Konvergenzpunkt 326 gebildet wird. Hierdurch wird die Flüssigkeit bei der ersten, zweiten und dritten Mischzone für ein ideales Mischen und Sprühen gemischt.

Das Ausstoßverfahren und die Düse gemäß der vorliegenden Erfindung, das/die - wie oben beschrieben - Flüssigkeit sprüht, weist außergewöhnliche Eigenschaften auf, die bei Sprühdüsen gemäß dem Stand der Technik nicht realisiert werden konnten. Erstens ist die Menge von Flüssigkeit, die pro Zeiteinheit ausgestoßen wird, groß, und zweitens lassen sich in der Größe einheitliche kleine Flüssigkeitströpfchen ausstoßen. Der Grund hiefür besteht darin, daß das Ausstoßverfahren und die Düse dieser Erfindung Flüssigkeit in dünne Filme mit einer Dicke von mehreren Mikrometern mit Hilfe einer Gasströmung hoher Geschwindigkeit über Flüssigkeitsströmungsflächen ausbreiten, eine Führung der Strömung der dünnen Filme zu dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt erfolgt, sowie ein Zerlegen der Flüssigkeit in feine Partikel aufgrund von hochfrequenten aerodynamischen Schwingungen, die an dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt erzeugt werden. Da zudem der Rand, von dem ausgehend Flüssigkeit zersprüht wird, in einer Ringform, einer Spiralform oder einer linearen Anordnung ausgebildet sein kann, weist dieses System die Eigenschaft auf, daß sich große Mengen von Flüssigkeit als feine Partikel, ausgehend von einer einzigen Düse mit einem geringen Gas/Flüssigkeitsverhältnis zersprühen lassen.

Ferner kann gemäß der Sprühdüse und dem Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel gemäß dieser Erfindung fortlaufend ein Ausstoß selbst dann erfolgen, wenn Flüssigkeiten feste Bestandteile enthalten, und zwar während langer Zeitperioden, ohne daß Feststoffe in der Düse angesammelt werden. Der Grund hierfür besteht darin, daß das Ausstoßverfahren und die Düse dieser Erfindung ein Sprühen von Flüssigkeit durchführen, während die strömenden Dünnfilme eine Selbstreinigung der Flüssigkeitsströmungsflächen und des Rands durchführen. Weiterhin können das Ausstoßverfahren und die Sprühdüse gemäß dieser Erfindung feine Partikel mit allen Sprühmustern ausstoßen, einschließlich geradliniger Muster, Vollkegelmuster, Hohlkegelmuster und radialen Horizontalmustern, und zwar durch unterschiedliche Ausbildungen der Randform und der Ausstoßrichtung.

Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezug auf die Zeichnung beschrieben; es zeigen:

Fig. 1 eine Querschnittsansicht einer Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in Form feiner Partikel gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 2 eine schematische Querschnittsansicht einer anderen Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in Form feiner Partikel gemäß dem Stand der Technik;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht einer Sprühdüsen-Aus­ führungsform der vorliegenden Erfindung, die Flüssigkeit zeigt, die in der Form feiner Partikel ausgestoßen wird;

Fig. 4 eine Querschnittsansicht einer Ausführungsform der Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5 eine Querschnittsansicht in Form einer anderen Ausführungsform der Sprühdüse zum Ausstoßen der Flüssigkeit in der Form feiner Partikel gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 6 ein Diagramm einer 0°-Ausstoßwinkel-Düse mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem ringförmigen Rand;

Fig. 7 ein Diagramm zum Darstellen einer α°-Ausstoßwinkel- Düse mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem ringförmigen Rand;

Fig. 8 ein Diagramm zum Darstellen einer 180°- Ausstoßwinkel-Düse mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem ringförmigen Rand;

Fig. 9 eine Querschnittsansicht in Form einer weiteren zusätzlichen Ausführungsform der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem Rand zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel;

Fig. 10 eine Querschnittsansicht in Form einer zusätzlichen weiteren Ausführungsform der Sprühdüse der vorliegenden Erfindung mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem Rand zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel;

Fig. 11 eine vergrößerte Querschnittsansicht wichtiger Teile der in Fig. 10 gezeigten Sprühdüse;

Fig. 12 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Spitzengebiets des inneren mittleren Rings der in Fig. 11 gezeigten Sprühdüse;

Fig. 13 eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen weiteren Ausführungsform der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem Rand zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel;

Fig. 14 eine vergrößerte Querschnittsansicht wichtiger Teile der in Fig. 13 gezeigten Sprühdüse;

Fig. 15 eine vergrößerte Querschnittsansicht des Spitzengebiets des inneren mittleren Rings der in

Fig. 14 gezeigten Sprühdüse;

Fig. 16 eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen weiteren Ausführungsform der Sprühdüse der vorliegenden Erfindung mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem Rand zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel;

Fig. 17 eine Draufsicht auf den in Fig. 16 gezeigten Gasströmungs-Zusatzhohlraum;

Fig. 18 eine Querschnittsansicht einer zusätzlichen weiteren Ausführungsform der Sprühdüse der vorliegenden Erfindung mit Flüssigkeitsströmungsflächen und einem Rand zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel;

Fig. 19 eine Vorderansicht und eine Draufsicht der schraubenförmigen Rippen, die zwischen den in Fig. 18 gezeigten Ringen vorgesehen sind, und

Fig. 20 eine Vorderansicht und eine Draufsicht der gemäß dem Stand der Technik zwischen den Ringen vorgesehenen geradlinien Rippen.

Die Sprühdüse ist mit Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten eines Rands versehen, damit Flüssigkeit in der Form dünner Filmströmungen strömt. Die Flüssigkeitsströmungsflächen weisen bei zwischenliegenden Stellen Flüssigkeitsausgänge zum Ausstoßen von Flüssigkeit mit einem mantelartigen Strömungsmuster auf. Die Flüssigkeitausgänge sind in Schlitzform mit festgelegter Breite ausgebildet. Der Winkel, den ein Flüssigkeitsauslaß mit einer Flüssigkeitsströmungsfläche bildet, γ, ist ein stumpfer Winkel. Flüssigkeitsauslässe sind bei den Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands vorgesehen, oder es liegt eine Flüssigkeitsströmungsfläche auf lediglich einer Seite des Rands vor. Die Flüssigkeitsströmungsflächen fördern das Verteilen der Flüssigkeit in der Form dünner Filmströmungen durch eine Krümmung in Bereichen in der Nähe des Rands oder eine Verwindung planarer Oberflächen in der Nähe des Rands. Unter Druck stehendes Gas wird von Gasausstoßöffnungen auf die Flüssigkeitsströmungsflächen ausgestoßen. Gas strömt entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen zu dem Rand mit Ultraschallgeschwindigkeiten. Die Flüssigkeitsströmungsflächen sind glatte Oberflächen in Richtung der Flüssigkeitsströmung. Die Gasausstoßöffnungen öffnen sich in Richtung auf die Flüssigkeitsauslässe entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen hin.

Bei den Sprühdüsen der vorliegenden Erfindung ist eine Düse mit einem ringförmigen Rand mit einem Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum versehen, durch den vermieden wird, daß Flüssigkeitströpfchen an der Düse haften. Der Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum bewirkt eine Verwirbelung des Gases bei Strömung entlang der Oberfläche der Endebene der Sprühdüse. Diese Schicht der Gasströmung vermeidet ein Haften feiner flüssiger Tröpfchen an dem Ende der Düse.

Ferner läßt sich der Ausstoßwinkel der von der Düse zersprühten Flüssigkeit angleichen, und zwar durch die Richtung, entlang der der ringförmige Rand ausgerichtet ist. Der Ausstoßwinkel α ist der Winkel, mit dem Flüssigkeit von der Sprühdüse unter Bildung feiner Partikel ausgestoßen wird. Die Fig. 6 zeigt eine Sprühdüse mit innenliegenden Flüssigkeitsströmungsflächen vom geradeaus gerichteten Typ. Der Rand dieser Düse ist nach innen gerichtet, und das Sprühmuster dieser Düse ist vom geradlinigen Typ. Die Randrichtung und der Ausstoßwinkel der Sprühdüse, die in Fig. 7 gezeigt sind, stimmen überein. Wird der Ausstoßwinkel α bei dieser Düse verringert, so geht das Sprühmuster in einen Vollkegel über, und wird der Ausstoßwinkle α erhöht, so ergibt sich ein Hohlkegel. Die in Fig. 8 gezeigte Sprühdüse weist einen Ausstoßwinkel α von 180° auf und das Sprühmuster ist nicht konisch, sondern vielmehr horizontal und radial nach außen gerichtet. Durch die hier beschriebene Vorgehensweise läßt sich das Sprühmuster der Düse dieser Erfindung ohne Zwang so festlegen, daß es an die anwendungsspezifische Aufgabenstellung angepaßt ist.

Im folgenden erfolgt eine detaillierte Beschreibung der Ausführungsformen der Sprühdüse der vorliegenden Erfindung anhand der Zeichnung.

Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist die gezeigte Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel mit einem Flüssigkeitsauslaß 45 versehen, der Flüssigkeit gemäß einem ringförmigen Muster ausstößt, sowie einer Flüssigkeitsströmungsoberfläche 47, die eine Strömung der über den Flüssigkeitsauslaß 45 ausgestoßenen Flüssigkeit bewirkt, und eine Gasausstoßöffnung 410, über die unter Druck stehendes Gas auf diese Flüssigkeitsströmungsfläche 47 ausgestoßen wird.

Die in Fig. 4 gezeigte Sprühdüse ist mit einem Innenring 411, einem Mittenring 412 und einem Außenring 413 versehen. Der Flüssigkeitsauslaß 45 ist zwischen dem Innenring 411 und dem Mittenring 412 angeordnet, und ein innen liegender Zerstäubungsgasdurchgang 414 ist bei der Mitte des Innenrings 411 angeordnet, und ein außen liegender Zerstäubungsgasdurchgang 415 ist zwischen dem Mittenring 412 und dem Außenring 413 angeordnet.

Die Form des Innenrings 411 ist zylindrisch, und die innere Oberfläche des Mittenrings 412 ist ebenfalls in einer zylindrischen Form ausgebildet. Der Flüssigkeitsausgang 45 ist ein ringförmiger Schlitz festgelegter Breite, der zwischen dem Innenring 411 und dem Mittenring 412 gebildet wird. Der schlitzförmige Flüssigkeitsauslaß 45 wird mit einer Breite entworfen, die nicht die Strömung von Gas entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche stört. Demnach ist die Schlitzbreite des Flüssigkeitsauslasses 45 zu einem optimalen Wert in Abhängigkeit von der Menge der abzugebenden Flüssigkeitsströmung festgelegt, und ferner von der Länge der Flüssigkeitsströmungsfläche 47, der Geschwindigkeit der Innenzerstäubungsgasströmung bei der Flüssigkeitsströmungsfläche 47, dem Innendurchmesser des Flüssigkeitsauslasses 45 und anderen Faktoren. Beispielsweise ist die Schlitzbreite des Flüssigkeitsauslasses 45 zu 0,1 mm bis 1,5 mm festgelegt, vorzugsweise 0,1 mm bis 1 mm, und in optimaler Weise zu ungefähr 0,25 mm.

Der Durchmesser des ringförmigen Schlitzes für den Flüssigkeitsauslaß 45 ist auf einen optimalen Wert in Abhängigkeit von der Menge der auszustoßenden Flüssigkeitsströmung, der Schlitzbreite und anderen Faktoren bestimmt. Beispielsweise beträgt bei einer Sprühdüse, die 1000 g/min von Flüssigkeit ausstößt, der Durchmesser des Flüssigkeitsauslaßschlitzes 45 ungefähr 50 mm. Der Durchmesser des Flüssigkeitsauslaßschlitzes 45 wird für größere Mengen der Flüssigkeitsströmung größer und für kleinere Mengen der Flüssigkeitsströmung kleiner ausgebildet.

Die Endflächen des Innenrings 411 und des Mittenrings 412 werden so bearbeitet, daß sie eine kegelförmige Form aufweisen, die die Flüssigkeitsströmungsfläche 47 bildet. Die Flüssigkeitsströmungsfläche 47 bei dem Innenring 411 und dem Mittenring 412 wird als eine Ebene ausgebildet, um eine Störung der Gasströmung entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 des Innenrings 411 bei der Unstetigkeitsstelle zwischen dem Innenring 411 und dem Mittenring 412 zu vermeiden. Bildet die Flüssigkeitsströmungsfläche 47 sowohl bei dem Innenring 411 als auch bei dem Mittenring 412 eine einzige Ebene, so entsteht keine Stufe entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 entlang beider Ringe. Dies bedeutet, daß Gas in geradliniger Weise ausgehend von der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 des Innenrings zu der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 des Mittenrings 412 strömt. Zum Herstellen dieser Art von ebenen Kegel bei der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 sowohl des Innenrings 411 als auch des Mittenrings 412 kann der Kegelherstellungsprozeß durchgeführt werden, nachdem der Innenring 411 und der Mittenring 412 miteinander verbunden sind. Die Flüssigkeitsströmungsfläche 47 der in Fig. 4 gezeigten Sprühdüse ist in konischer Form mit einer insgesamt glatten Oberfläche ausgebildet.

Durch Bildung der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 sowohl bei dem Innenring 411 als auch dem Mittenring 412 öffnet sich der Flüssigkeitsauslaß 45 bei einer zwischenliegenden Stelle entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47. Der Neigungswinkel γ der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 bei dem Innenring 411 und dem Mittenring 412 ist so festgelegt, daß der Winkel zwischen dem Flüssigkeitsauslaß 45 bezogen auf die Flüssigkeitsströmungsfläche 47 ein stumpfer Winkel ist.

Ein Mittenring 416 ist am Ende des Innenrings 411 angeordnet, und die Gasauslaßöffnung 410 öffnet sich zwischen diesem Mittenring 416 und dem Innenring 411. Obgleich dies in der Figur nicht gezeigt ist, ist der Mittenring 416 an einer vorgegebenen Position des Innenrings 411 befestigt. Die Außenfläche des Mittenrings 416 ist kegelförmig in Nachführung zu der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 des Innenrings 411 ausgebildet. Die Gasausstoßöffnung 410, die zwischen dem Mittenring 416 und dem Innenring 411 gebildet ist, ist ebenfalls schlitzförmig und ringförmig. Unter Druck stehendes Gas wird von der Gasausstoßöffnung 410 in laminarer Weise ausgestoßen, wodurch eine Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 induziert wird.

Der Gasdurchgang 414 durch den Innenring 411 ist mit einer Quelle für unter Druck stehendes Gas F verbunden. Die Gasausstoßöffnung 410 stößt nach innen Zerstäubungsgas aus, das entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 strömt. Die Quelle für unter Druck stehendes Gas F führt Gas zu der Gasausstoßöffnung 410 zu, beispielsweise mit 1 kgf/cm² bis 200 kgf/cm² und vorzugsweise mit 3 kg/cm² bis 20 kg/cm². Wird der Gasdruck des an der Innenseite abgegebenen Zerstäubungsgases erhöht, so nimmt nicht nur die Geschwindigkeit der Gasströmung entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 für eine wirksamere Ausbreitung der Flüssigkeit in einem dünnen Film zu, sondern die Flüssigkeitströpfchen 49 lassen sich auch kleiner ausbilden. Jedoch ist ein spezieller Kompressor zum Anheben des Gasdrucks über einen bestimmten Pegel erforderlich, und auch der Energieverbrauch wird groß. Demnach wird ein optimaler Gasdruck auf der Grundlage der erforderlichen Flüssigkeitströpfchengröße und des Energieverbrauchs bestimmt. Allgemein wird ein Gasdruck im Bereich von 6 kgf/cm² oft benützt.

Zusätzlich zu dem im Inneren der in Fig. 4 gezeigten Sprühdüse bereitgestellten Zerstäubungsgas wird auch von der Außenseite Zerstäubungsgas an dem Rand der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 ausgestoßen. Beide Gasströmungen treffen bei dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt an der Spitze des Randes 47A unter Induktion hochfrequenter aerodynamischer Schwingungen aufeinander. Die hochfrequenten aerodynamischen Schwingungen führen zu einer Aufteilung des flüssigen dünnen Films unter Anhebung des Effekts für eine Erzeugung feiner Partikel.

Das an der Außenseite abgegebene Zerstäubungsgas wird von einer außenseitigen Zerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 417 ausgestoßen, die zwischen dem Mittenring 412 und dem Außenring 413 ausgebildet ist. Die Endfläche des Mittenrings 412 bildet die Flüssigkeitsströmungsfläche 47, der Rand an dem Ende des Mittenrings 412 weist eine zylindrische Form auf, und der Rand 47A wird an der Spitze der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 ausgebildet. Bei dieser Struktur des Mittenrings 412 wird der Rand 47A bei der Spitze der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 gebildet, und er weist einen spitzen Winkel von 180° - dem Neigungswinkel γ auf. Jedoch kann, obgleich dies nicht in dieser Figur gezeigt ist, der Rand des Mittenrings auch kegelförmig unter Anpassung des Randwinkels zu β ausgebildet sein.

Die in Fig. 4 gezeigte Sprühdüse stößt Flüssigkeit in der Form feiner Tröpfchen wie folgt aus.

• (1) Komprimiertes Innezerstäubungsgas wird von dem Gasdurchgang 414, der an der Mitte des Innenrings 411 angeordnet ist, zugeführt, Außenzerstäubungsgas wird von der außenliegenden Zerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 417 zwischen dem Mittenring 411 und dem Außenring 413 zugeführt und Flüssigkeit wird zu der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 über den Flüssigkeitsauslaß 45 abgegeben.
• (2) Die zu der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 zugeführte Flüssigkeit wird in einen strömenden dünnen Film 48 durch die Strömung mit hoher Geschwindigkeit des Innenzerstäubungsgases entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 verteilt.
• Beispielsweise wird Flüssigkeit über den Flüssigkeitsauslaß 45 abgegeben, bei einer Strömung des Innenzerstäubungsgases mit einer Machzahl von 1,5 entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche 47. Erreicht das Vorderkantengebiet des strömenden dünnen Films 48 eine Geschwindigkeit von 1/20 der Geschwindigkeit des Innenzerstäubungsgases, so beträgt dessen Geschwindigkeit 25,5 m/sek . . Beträgt der Durchmesser des bei der Spitze der Flüssigkeitsströmungsfläche 47 gebildeten kreisförmigen Rands 47A 50 mm und wird Flüssigkeit mit 1 Liter/min zugeführt, so wird die Dicke des strömenden dünnen Films 48 zu 4 µm.
• (3) Tritt der 4 um dünne Film über den Rand 47A der Flüssigkeitsströmungsfläche 47, so wird er zu flüssigen Tröpfchen umgeformt, die in einen Gasstrahl-Konvergenzpunkt eingesaugt, getrennt und in feine partikelförmige Flüssigkeitströpfchen 49 aufgeteilt werden. Der Innenzerstäubungsgasstrahl und der Außenzerstäubungsgasstrahl treffen bei dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt aufeinander, unter Induzierung von hochfrequenten aerodynamischen Schwingungen. Diese aerodynamischen Schwingungen überführen den dünnen Film und die Flüssigkeitströpfchen in noch feinere Partikel.
• (4) Die feinen flüssigen Tröpfchen 49 werden schnell von dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt durch den Innenzerstäubungsgasstrahl und den Außenzerstäubungsgasstrahl weggeführt und dispergiert, wodurch eine Rekombination vermieden wird.

Unter Bezug auf die Fig. 5 ist eine Sprühdüse gezeigt, bei der eine Flüssigkeit A und eine Flüssigkeit B unter Bildung feiner Partikel gemischt wird. Die in Fig. 5 gezeigte Sprühdüse weist eine Doppelleitungsstruktur auf, bei der der Mittenring 412 der in Fig. 4 gezeigten Sprühdüse in einen inneren Mittelring 512A und einen äußeren Mittelring 512B aufgeteilt ist. Ein Flüssigkeitsauslaß 55 wird zwischen dem inneren Mittelring 512A und dem äußeren Mittelring 512B gebildet. Der ringförmig ausgebildete innere Mittelring 512A weist eine innere und eine äußere Fläche in Kegelform auf, zum Bilden von Flüssigkeitsströmungsflächen 57, die zu einem spitzwinkligen Rand 57A verlaufen. Auch die Endfläche des äußeren Mittelrings 512B verläuft kegelförmig unter Bildung einer Flüssigkeitsströmungsfläche 57. Die Flüssigkeitsströmungsfläche 57 des äußeren Mittelrings 512B verbindet sich mit einer der Flüssigkeitsströmungsflächen 57 des inneren Mittelrings 512A unter Bildung einer einzigen durchgehenden Ebene.

Die in Fig. 5 gezeigte Sprühdüse weist Flüssigkeitsströmungsflächen 57 auf, die sowohl bei den Innen- als auch den Außenflächen des inneren Mittelrings 512 ausgebildet sind. Ein Flüssigkeits-A-Auslaß 55 ist bei der inneren Flüssigkeitsströmungsfläche 57 gebildet, und ein Flüssigkeits-B-Auslaß 55 ist bei der äußeren Flüssigkeitsströmungsfläche 57 gebildet. Ferner ist eine Innenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 510 bei dem Innenring 511 vorgesehen, und eine Außenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 517 ist zwischen dem äußeren Mittelring 512B und dem Außenring 513 vorgesehen.

Mit diesem Aufbau der Sprühdüse läßt sich Flüssigkeit mit gleichförmiger Mischung und Dispergierung der Flüssigkeit A und der Flüssigkeit B ausstoßen. Die beiden unterschiedlichen und den beiden Flüssigkeitsströmungsflächen zugeführten Flüssigkeiten erreichen den Rand in der Form eines dünnen Films, und sie werden zu dem Flüssigkeitskonvergenzpunkt geführt und bei Aufeinandertreffen der Flüssigkeitsströmungen gemischt. Die Mischung wird ferner zu dem Gasstrahl-Konvergenz­ punkt geführt, an dem sie durch Vibration unter Bildung feiner flüssiger Tröpfchen gemischt wird. Demnach kann die Sprühdüse zwei Flüssigkeiten vollständig mischen und sie in der Form feiner Partikel zersprühen. Ferner kann aufgrund der Tatsache, daß bei dieser Sprühdüse Flüssigkeit zu Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands zugeführt wird, diese die doppelte Menge von Flüssigkeit im Vergleich zu der in Fig. 4 gezeigten Düse zersprühen und das Gas/Flüssigkeits-Verhältnis um die Hälfte reduzieren. Da zudem der Selbstreinigungseffekt des Rands nahezu perfekt ist werden qualitativ hochwertige Partikel erhalten.

Wie in Fig. 9 gezeigt ist, ist die gezeigte Sprühdüse mit mehreren Flüssigkeitsauslässen 95 entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 97 versehen. Bei diesem Aufbau der Sprühdüse können unterschiedliche Flüssigkeiten durch die mehreren Flüssigkeitsauslässe 95 zugeführt und gleichzeitig zersprüht werden. Die den Flüssigkeitsströmungsflächen zugeführten Flüssigkeiten strömen zu der Spitze des Rands unter Vermischung in der Form dünner Filme. Sie bilden feine Flüssigkeitströpfchen und werden zersprüht, während sie an dem Flüssigkeitskonvergenzpunkt und dem Gasstrahl-Konvergenz­ punkt vermischt werden.

Unter Bezug auf die Fig. 10 und 11 ist eine Sprühdüse gezeigt, mit der sich noch feinere Partikel zersprühen lassen. Die in dieser und anderen Figuren gezeigten Sprühdüsen weisen eine Doppelleitungsstruktur auf, ähnlich zu der in Fig. 5 gezeigten Sprühdüse, und der Mittenring 1012 ist in einen inneren Mittenring 1012A und einen äußeren Mittenring 1012B aufgeteilt. Der Flüssigkeitsauslauf 105 ist zwischen dem inneren Mittenring 1012A und dem äußeren Mittenring 1012B vorgesehen. Der innere Mittenring 1012A weist innere und äußere Flächen auf, die einen Kegel unter Bildung der Flüssigkeitsströmungsflächen 107 bilden, die bei einem spitzwinkligen Rand 107A zusammenlaufen. Die Endfläche des äußeren Mittenrings 1012B ist ebenfalls kegelförmig unter Bildung einer Flüssigkeitsströmungsfläche 107.

Die Fig. 12 zeigt eine vergrößerte Ansicht der Flüssigkeitsströmungsflächen. Wie in Fig. 12 gezeigt ist, sind in dem Bereich der Flüssigkeitsauslässe die Flüssigkeitsströmungsflächen 107 des inneren Mittelrings 1012A etwas niedriger unter Bildung einer geringen Stufe in bezug auf die geralinige Fortsetzung, ausgehend von dem äußeren Mittelring 1012B und der Flüssigkeitsströmungsfläche 107 des Innenrings 1011, die auf beiden Seiten angeordnet sind, entworfen. Wie anhand der Pfeile in dieser Figur gezeigt ist, weist eine Düse mit dieser Art von Flüssigkeitsströmungsflächen die Eigenschaft auf, daß eine Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 107 gleichmäßig Flüssigkeit von den Flüssigkeitsauslässen 105 abführen kann. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Flüssigkeitsströmungsflächen 107 des inneren Mittelrings nicht über die Flüssigkeitsströmungsflächen 107 auf jeder Seite vorstehen. Obgleich nicht gezeigt, wird dann, wenn die Flüssigkeitsströmungsflächen 107 des inneren Mittelrings 1012A über die gerade Linienfortsetzungen ausgehend von den Flüssigkeitsströmungsflächen 107 auf beiden Seiten vorstehen, Gas auf die Vorsprünge treffen, und Flüssigkeit wird nicht gleichmäßig abgeführt.

Zusätzlich ist die in Fig. 12 anhand einer vergrößerten Ansicht dargestellte Düse mit einem inneren Mittelring 1012A gebildet, dessen Flüssigkeitsströmungsflächen 107 gekrümmt sind, wodurch der Spitzenabschnitt gegenüber den geradlinigen Fortsetzungen der benachbarten Flüssigkeitsströmungsflächen 107 vorsteht. Bei Flüssigkeitsströmungsflächen 107 des inneren Mittelrings 1012A mit dieser Struktur ergibt sich eine starke Schubwirkung der Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile entlang den Flüssigkeitsströmungsflächen 107 gegen den Spitzenabschnitt der Flüssigkeitsströmungsflächen 107, was eine noch dünnere Ausbreitung der dünnen Flüssigkeitsfilmströmung entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 107 ermöglicht. Demnach weist dieser Typ von Sprühdüse die Eigenschaft auf, daß Flüssigkeit in der Form extrem kleiner Partikel ausgestoßen werden kann, beispielsweise mit 1 µm- bis 5 µm-Partikeln.

Die in diesen Figuren gezeigten Sprühdüsen können Flüssigkeit in einem Hohlkegelmuster zerstäuben, wenn die spitzen Winkel des äußeren Mittelrings 1012B, des inneren Mittelrings 1012A und des Innenrings 1011, wie in diesen Figuren gezeigt, entworfen sind.

Die Sprühdüsen in den Fig. 4, 5, 10 und 13 sind mit gasdurchlässigem Material 418, 518, 1018 und 1318 aufgebaut, und zwar bei den Endgebieten des Mittenrings und des Außenrings, die die Innenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung und die Außenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung bilden. Das gasdurchlässige Material weist eine Porosität auf, die dazu führt, daß das in die Gasausstoßöffnungen unter Druck eintretende Gas durch das Material hindurchtritt und von dessen Oberflächen ausgehend ausgestoßen wird. Beispielsweise ist das gasdurchlässige Material ein nichtrostendes Sintermetall. Das gasdurchlässige Material gibt einen Teil des Gases aus den Gasausstoßöffnungen an seinen Oberflächen ab, und seine Wirkung besteht darin, daß vermieden wird, daß Partikel an den Oberflächen der Endgebiete des Innenrings und Außenrings haften.

Unter Bezug auf Fig. 13 ist eine Sprühdüse gezeigt, die feine Partikel sowohl nach Hohlkegel- als auch nach Vollkegelmustern ausstoßen kann. Die Fig. 14 zeigt eine vergrößerte Querschnittsansicht wichtiger Teile des Spitzengebiets der in Fig. 13 gezeigten Düse. Diese Düse weist eine Doppelleitungsstruktur gemäß der in Fig. 5 gezeigten Sprühdüse auf, und der Mittelring 1312 ist in einen inneren Mittelring 1312A und einen äußeren Mittelring 1312B aufgeteilt. Flüssigkeitsauslässe 135 sind zwischen dem inneren Mittelring 1312A und dem äußeren Mittelring 1312B vorgesehen. Der innere Mittelring 1212A weist Innen- und Außenflächen in Kegelform auf, zum Bilden von Flüssigkeitsströmungsflächen 137, die an einem spitzwinkligen Rand 137A zusammenlaufen. Die Endfläche des äußeren Mittelrings 1312B weist eine Flüssigkeitsströmungsfläche 137 auf, die tatsächlich in bezug auf den äußeren Mittelring 1312B geradlinig verläuft.

Die Fig. 15 zeigt eine vergrößerte Ansicht der bei dem inneren Mittelring 1312A vorgesehenen Flüssigkeitsströmungsflächen 137. Wie in der Fig. 15 gezeigt ist, sind im Gebiet der Flüssigkeitsauslässe 135 die Flüssigkeitsströmungsflächen 137 des inneren Mittelrings 1312A nach unten versetzt entworfen, wie bei der in Fig. 12 gezeigten Düse, und zwar zum Bilden einer leichten Stufe bezogen auf die geradlinige Fortsetzung ausgehend von den Flüssigkeitsströmungsflächen 137 des äußeren Mittelrings 1312B und des Innenrings 1311, die an jeder Seite angeordnet sind. Wie anhand der Pfeile in der Figur gezeigt ist, weist eine Düse mit dieser Art von Flüssigkeitsströmungsflächen ebenfalls die Eigenschaft auf, daß eine Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 137 gleichmäßig Flüssigkeit von dem Flüssigkeitsauslässen 135 wegführen kann.

Zusätzlich ist die in Fig. 15 gezeigte Düse mit Flüssigkeitsströmungsflächen 137 bei dem Mittelring 1312A gebildet, die sich entlang der Flächen verändernde Neigungswinkel aufweisen, wodurch der Spitzenabschnitt so gekrümmt ist, daß er gegenüber der geradlinigen Fortsetzung benachbarter Flüssigkeitsströmungsflächen 137 vorsteht. Mit den gemäß diesem Aufbau gebogenen Flüssigkeitsströmungsflächen 137 bei dem inneren Mittelring 1212A entsteht ein starker Vorschub für die Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit in Richtung der Pfeile entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 137 zu dem Spitzenabschnitt der Flüssigkeitsströmungsflächen 137 hin, was eine noch dünnere Verteilung der dünnen Filmströmung der Flüssigkeit entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen 137 ermöglicht. Demnach weist diese Art von Sprühdüse die Eigenschaft auf, daß sich Flüssigkeit in der Form extrem feiner Partikel ausstoßen läßt.

Ferner beträgt der Randwinkle β der in Fig. 15 gezeigten Sprühdüse 60°, was 30° mehr ist, als der Randwinkel der in Fig. 12 gezeigten Sprühdüse. Bei einer Sprühdüse mit einem großen Randwinkel β ergibt sich eine starke Kollision bei dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt der Ultraschall-Gasströmungen der Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands. Dies ermöglicht eine feinere Aufteilung der Flüssigkeitströpfchen. Jedoch verschlechtert sich aufgrund eines stärkeren Abfalls der Geschwindigkeit der aufeinandertreffenden Gas strahlen die Flüssigkeitströpfchendispersion, und es tritt eine Tröpfchenrekombination auf. Somit wird ein optimaler Winkel β auf der Grundlage sowohl der Eigenschaften der eingesetzten Flüssigkeit als auch der Menge der Flüssigkeitsströmung ausgewählt.

Die in Fig. 13 gezeigte Sprühdüse kann Flüssigkeit sowohl in Hohlkegel- als auch Vollkegelmustern ausstoßen. Zum Ausstoßen von Flüssigkeit in einem Hohlkegelmuster wird der Ausstoßdruck bei dem Innenzerstäubungsgas, das über die Innenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 1310 ausgestoßen wird, größer gewählt, als der Ausstoßdruck des Außenzerstäubungsgases, das über die Außenzerstäubungsgas-Aus­ stoßöffnung 1317 ausgestoßen wird. Umgekehrt läßt sich Flüssigkeit in einem Vollkegelmuster dann ausstoßen, wenn der Ausstoßdruck des über die Außenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 1317 ausgestoßenen Außenzerstäubungsgases größer bestimmt wird, als der Ausstoßdruck des Innenzerstäubungsgases, das über die Innenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 1310 ausgestoßen wird.

Unter Bezug auf die Fig. 16 ist eine Sprühdüse gezeigt, bei der ein durchlässiges Material nicht eingesetzt wird, jedoch ein Beschlagen mit Feuchtigkeit durch eine neue Struktur vermieden wird. Die in der Fig. 16 gezeigte Düse ist mit einem Gasströmungs-Zusatzhohlraum 1619 versehen, der an der Endfläche des Mittenrings 1616 vorgesehen ist. Insbesondere ist der Gasströmungs-Zusatzhohlraum 1619 in der Endfläche der Sprühdüse vorgesehen. Der Gasströmungs-Zusatzhohlraum 1619 verbindet den Innenzerstäubungs-Gasdurchgang 1614 zwischen dem Innenring 1611 und dem Mittenring 1616 über eine Durchgangsöffnung 1620 durch den Mittenring 1616. Wie in Fig. 17 gezeigt ist, öffnet sich die Durchgangsöffnung 1620 in einer tangential zum Innenradius des Gasströmungs-Zusatz­ hohlraums 1619 verlaufenden Richtung. Insbesondere öffnet sich die Durchgangsöffnung entlang einer Richtung, die bewirkt, daß sich ausgestoßenes Gas in dem Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum 1619 dreht. Die Arbeitsseite des Gasströmungs-Zusatz­ hohlraums 1619 ist als glatte Oberfläche ausgebildet, die ein leichtes Gleiten von Gas und aus Partikeln stehenden Stoffen ermöglichen. Zudem ist die Außenkante des Gasströmungs-Zusatzhohlraums 1619 stromlinienförmig als Flügelform ausgebildet, die gleichmäßig nach unten zu der Gasausstoßöffnung 1610 hin abgerundet ist.

Wird bei dieser Art von Sprühdüse unter Druck stehendes Gas aus der Durchgangsöffnung 1620 in den Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum 1619 in tangentialer Richtung ausgestoßen, so trifft es auf die kegelförmige Innenfläche des Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum 1610 und verteilt sich in einer dünnen Schicht unter Bildung eines umlaufenden Strömungsmusters. Hierbei läßt sich der Prozentsatz der Gasströmung entlang der Auslaßrichtung des Gasströmungs-Zusatzhohlraums 1619 (in Fig. 16 nach oben gerichtet) durch den Winkel des Kegels (θ) des Gasströmungs-Zusatzhohlraums 1619 festlegen. Beträgt der Winkel des Kegels (θ) 15°, wie in Fig. 16 gezeigt ist, so beträgt der Bruchteil der umlaufenden Gasströmung, die sich in Richtung zu dem Auslaß hin bewegt, 70%. Die verbleibenden 30% der umlaufenden Gasströmung bewegen sich in einer Richtung zu dem Boden des Gasströmungs-Zusatzhohlraums 1619. Dieses Gas verliert, sobald es den Boden des Gasströmungs-Zu­ satzhohlraums 1619 erreicht, Geschwindigkeit, und anschließend wird es mit den zuvor erwähnten 70% der mit hoher Geschwindigkeit umlaufenden Gasströmung vermischt, die aus dem Gasströmungs-Zusatzhohlraum 1619 abgeleitet wird.

Die mit hoher Geschwindigkeit entlang der Innenfläche des Gasströmungs-Zusatzhohlraums 1619 umlaufende Gasströmung steigt entlang der kegelförmigen Innenfläche zu dem flügelförmigen und stromlinienförmigen Abschnitt auf. Erreicht es den Rand, so strömt sie entlang der flügelförmigen Fläche, und sie wird in Innenzerstäubungsgasstrom angesaugt, der von der Innenzerstäubungsgas-Ausstoßöffnung 1610 ausgestoßen wird. Da sich der flügelförmige stromlinienförmige Abschnitt gleichmäßig zu der Gasausstoßöffnung 1610 hin krümmt, strömt Gas entlang der Fläche und es bildet sich eine Gasschicht über der Endfläche des Mittenrings 1616.

Da diese Gasschicht die gesamte Enfläche des Mittenrings 1616 bedeckt, haften an dieser keine Partikel. Um eine einheitliche Ableitung von Gas aus dem Gasströmungs-Zusatz­ hohlraum 1619 zu ermöglichen, sind ungefähr sechs Durchgangsöffnungen 1620 wünschenswert. Die Zahl der Durchgangsöffnungen kann auch viel größer sein. Wird zudem die Seitenbreite der Durchgangsöffnungen zum Bilden von Schlitzen erhöht, so kann Gas einheitlich aus dem Gasströmungs-Zusatzhohlraum mit weniger als fünf Öffnungen abgeleitet werden.

Unter Bezug auf Fig. 18 ist eine Sprühdüse gezeigt, bei der das Gas/Flüssigkeits-Verhältnis reduziert ist und die wirksam Flüssigkeitströpfchen in feine Partikel umsetzt. Die in Fig. 18 gezeigte Düse enthält schraubenförmige Rippen 1822, die in den Gasdurchgängen 181 und Flüssigkeitsdurchgängen 1821 angeordnet sind. Wie in der Fig. 19 gezeigt ist, sind schraubenförmige Rippen vorgesehen, um bei der Fluidströmung eine schnelle Drehung zu erreichen. Die Richtung der Drehung kann in oder entgegen dem Uhrzeigersinn sein, jedoch wird dieselbe Drehrichtung für Flüssigkeit und Gas bewirkt, die entlang derselben Flüssigkeitsströmungsfläche strömen. Hierdurch werden Wellen in der dünnen Filmströmung auf der Flüssigkeitsströmungsfläche verhindert, und eine Reduktion der Drehenergie und der Strömungsgeschwindigkeit läßt sich vermeiden. Die relativen Drehrichtungen der Strömungen bei den Flüssigkeitsströmungsflächen an entgegengesetzten Seiten des Rands sind so bestimmt, daß sie in entgegengesetzte Richtungen verlaufen. Flüssigkeits- und Gasströmungen, die zu dem Flüssigkeitskonvergenzpunkt und dem Gasstrahl-Konvergenz­ punkt geführt werden, treffen mit entgegengesetzten Drehrichtungen aufeinander. Dies führt nicht zu einer einfachen Kollision der Fluidströmungen, sondern vielmehr zu einer Kollision mit Spineffekt, durch die der Tröpfchenaufteilbetrieb verbessert wird.

Rippen, wie die schraubenförmigen Rippen 1822, sind auch für eine genaue Ausrichtung jeder Ringmitte während der Herstellung nützlich.

Die in Fig. 20 gezeigten geradlinigen Rippen 23 bewirken einen Nachlauf bzw. Wirbelstrom selbst dann, wenn beide Enden stromlinienförmig ausgebildet sind. Schraubenförmige Rippen können diesen Wirbelstrom eliminieren. Wie in Fig. 18 gezeigt ist, entwickelt dann, wenn geradlinige Rippen in spiralförmige schraubenförmige Rippen 1822 verändert werden, ein durch diese schraubenförmigen Rippen 1822 hindurchtretendes Fluid einen Spineffekt, und Fluid mit einem Spineffekt wird gegen die Leitungswände durch die Zentrifugalkraft gedrückt. Im Ergebnis verteilt sich das Fluid entlang kreisförmiger Pfade und wird einheitlich verteilt. In Fig. 19 ist der Neigungswinkel 8 der schraubenförmigen Rippen 1822 in einem Flüssigkeitsdurchgang beispielsweise zu 60° bestimmt. Jedoch kann der Neigungswinkel δ in dem Bereich von 30° bis 70° liegen, und vorzugsweise in dem Bereich von 45° bis 65°. Der Neigungswinkel δ ist der Winkel zwischen der Mittenlinie der schraubenförmigen Rippen 1822 bezogen auf die Düsenmittenlinie.

Nun sei der Neigungswinkel δ der schraubenförmigen Rippen 1822 betrachtet, die in einem Gasdurchgang vorgesehen sind, der beispielsweise zu 30° bestimmt ist. Da die Strömungsgeschwindigkeit des Gases höher als diejenige der Flüssigkeit ist, kann selbst mit einem kleineren Neigungswinkel δ ein ausreichener Spineffekt entwickelt werden. Der Neigungswinkel δ für die schraubenförmigen Rippen in dem Gasdurchgang ist zwischen 15° bis 45° entworfen, und vorzugsweise zwischen 25° bis 35°.

Wird der Neigungswinkel δ der schraubenförmigen Rippen in den Gas- und Flüssigkeitsdurchgängen groß gewählt, so entwickelt sich ein guter Spin, jedoch nimmt die Widerstandskraft gegenüber dem durchströmenden Fluid zu. Ein optimaler Neigungswinkel δ der schraubenförmigen Rippen wird unter Betrachtung sowohl des Fluidspins als auch des Widerstands bestimmt.

Die Zahl der schraubenförmigen Rippen wird anhand des Neigungswinkels δ bestimmt, sowie der Rippenlänge und den Durchgangsdurchmesserabmessungen, jedoch ist sie im allgemeinen in dem Bereich zwischen 3 bis 12 Rippen festgelegt. Ferner ist es am besten, die Rippenbreite innerhalb des zulässigen Stärkebereichs zu minimieren. Ferner ist es zudem am besten, beide Enden der Rippen in einer Schräge zu schneiden, wie in Fig. 19 gezeigt ist, um eine Unterbrechung der Strömung zu vermeiden.

Im Rahmen des folgenden Experiments wurden die außergewöhnlichen Eigenschaften der Sprühdüse mit Ultraschall-Gasströmungen mit entgegengesetzten Spineffekten getestet. Anfänglich wurde eine Düse mit der in Fig. 18 gezeigten Struktur und schraubenförmigen Rippen mit entgegengesetzten Spinrichtungen bei dem Innen- und Außengasdurchgang und dem Flüssigkeitsdurchgang in einem Sprühtrockengerät angeordnet und durch Sprühen und Trocknen betrieben. Die für die Sprühdüse eingesetzte Flüssigkeit war eine Lösung einer fluor-zielbasierten medizinischen Quelle eines in Dichlormethan/Methylenchlorid gelösten Stoffwechselinhibitors. Das Zerstäubungsgas und das Trocknungsgas war Luft. Die Trocknungsbedingungen waren 20 m³/min Luftströmungsrate und 65°C Zuführlufttemperatur. Die Sprühbedingungen waren 5 kgf/cm² Innenzerstäubungsluftdruck, 1100 Nl/min Luftströmungsgeschwindigkeit, und 190 Nl/min von dieser Strömung gingen zu dem Gasströmungs-Zusatzhohlraum, ferner 800 g/min Innenflüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, 5 kgf/cm² Außenzerstäubungsluftdruck, 1100 Nl/min Luftströmungsgeschwindigkeit, 800 g/min Außenflüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, und 1260 Nl/kg Luft/Flüssigkeits-Verhältnis, gesprüht während 180 Minuten.

Die Partikelgrößenverteilung und der durchschnittliche Partikeldurchmesser für Partikel, die unter diesen Umständen erhalten wurden, waren wie folgt.

Partikelgrößenverteilung [Gew. %]

Anschließend wurde eine Düse mit der in Fig. 18 gezeigten Struktur, jedoch mit schraubenförmigen Innen- und Außenrippen derselben Spinrichtung, bei denselben Lösungs- und Trocknungsbedingungen benützt. Ferner wurden Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeiten und Luft/Flüssigkeitsverhältnissprühbedingungen zum Erhalten derselben 4 µm-Partikel benützt, insbesondere, 5 kgf/cm² Innenzerstäubungsluftdruck, 1100 Nl/min Luftströmungsgeschwindigkeit, und von dieser Strömung gingen 190 Nl/min zu dem Gasströmungs-Zusatzhohlraum, ferner 400 g/min Innenflüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit, 5 kgf/cm² Außenzerstäubungsluftdruck, 1100 Nl/min Luftströmungsgeschwindigkeit, 450 g/min Außenflüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit und 2360 Nl/kg Luft/Flüssigkeits-Verhältnis, gesprüht während 180 Minuten.

Die Partikelgrößenverteilung und der durchschnittliche Partikeldurchmesser der unter diesen Bedingungen erhaltenen Partikel ergab sich wie folgt:

Partikelgrößenverteilung [Gew. %]

Ein Vergleich der Ergebnisse des obigen Experiments zeigt, daß eine Sprühdüse mit schraubenförmigen inneren und äußeren Rippen mit gleicher Spinrichtung Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 4,15 µm bei Einsatz eines Luft/Flüssigkeits-Verhältnisses von 2360 Nl/kg erzeugte. Selbst diese Eigenschaften sind außergewöhnlich, und sie zeigen eine klare Überlegenheit gegenüber den Sprühdüsen gemäß dem Stand der Technik. Weiterhin erzeugten Sprühdüsen mit schraubenförmigen Rippen und entgegengesetzten Spinrichtungen, die den Ultraschall-Gasströmungen entgegengesetzte Spins verleihen, Partikel mit einem durchschnittlichen Durchmesser von 4,01 µm bei Einsatz eines Luft/Flüssigkeitsverhältnis von 1260 Nl/kg. Insbesondere erzeugte die Düse mit Ultraschall-Gas strömen und entgegengesetzten Spins am Rand Partikel von ungefähr demselben Durchmesser bei ungefähr halbem Luft/Flüssigkeitsverhältnis im Vergleich zu der Düse mit Ultraschall-Gasströmungen ohne entgegengesetzten Spin. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Wirkung des Spins auf das Gas und die Flüssigkeit innerhalb und außerhalb des Rands an der Düsenspitze Flüssigkeitströpfchen erzeugt, die kleiner sind.

Ferner wurde obgleich die Sprühdüse der Fig. 18 im Inneren des Sprühtrocknungsgeräts eingesetzt wurde, bei dem viele schwebende Teilchen vorlagen, unabhängig von der Spinrichtung der schraubenförmigen Rippe aufgrund der Wirkung des Gasströmungs-Zusatzhohlraums keine Partikelhaftung an der Spitze der Düse beobachtet. Zusätzlich zeigte sich nach dem Auseinandernehmen der Düse keine Anhäufung von Feststoffen innerhalb der Düse oder in dem Randgebiet der Düse, wodurch die Möglichkeit eines fort laufenden Zersprühens während langer Zeitabschnitte bestätigt wird.

Die obige Ausführungsform ist ein Beispiel für den Einsatz der Sprühdüse gemäß der vorliegenden Erfindung bei Sprühtrocknungsanwendungen. Jedoch läßt sich die Sprühdüse der vorliegenden Erfindung für andere Anwendungen in allen Gebieten einsetzen, bei denen eine Anforderung im Hinblick auf das Ausstoßen von Flüssigkeit mit einheitlichen feinen Partikeln besteht. Beispielweise kann die Sprühdüse dieser Erfindung zum Sprühen von Objekten eingesetzt werden, ohne daß diese benetzt werden, und zwar für Zwecke wie einer rußfreien Flüssigkeitsverbrennung, einem Feuchtigkeitsangleichen, einem Feuchtigkeitszusatz, einem Abkühlen, einem Vermeiden von statischer Elektrizität und einem Vermeiden von elektrischer Aufladung. Andere Anwendungen betreffen Anforderung im Hinblick auf äußerst feine Nebel und Fälle, bei denen unterschiedliche Flüssigkeiten zu mischen und zu sprühen sind.

Da diese Erfindung durch mehrere Formen ausgeführt werden kann, ohne von dem Sinngehalt ihrer wesentlichen Eigenschaften abzuweichen, ist die vorliegende Ausführungsform demnach beispielhaft und nicht einschränkend, da der Schutzbereich der Erfindung durch die angefügten Patentansprüche anstelle der dieser vorausgehenden Beschreibung festgelegt ist, und alle Veränderungen, die innerhalb der Bedingungen und Grenzen der Patentansprüche oder der Äquivalente derartiger Bedingungen und Grenzen liegen, sollen demnach von dem Patentansprüchen umfaßt werden.

Claims (18)

1. Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel, gemäß dessen:

• (1) eine Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit entlang zweier Flüssigkeitsströmungsflächen bewirkt wird, die an beiden Seiten eines spitzwinkligen Rands, der eine Grenze bildet, vorgesehen sind;
• (2) ein Aufeinandertreffen der Gasströmungen entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands unter Erzeugung hochfrequenter aerodynamischer Schwingungen bewirkt wird;
• (3) zusätzlich Flüssigkeit von einem Flüssigkeitsauslaß entlang zumindest einer der Flüssigkeitsströmungflächen zugeführt wird;
• (4) die der Flüssigkeitsströmungsfläche zugeführte Flüssigkeit in Form einer dünnen Filmströmung verteilt wird und zu dem Rand durch die Gasströmung mit hoher Geschwindigkeit entlang der Flüssigkeitsströmungsfläche transportiert wird; und
• (5) von dem Rand in das Gas gesprühte Partikel durch hochfrequente aerodynamische Schwingungen vor dem Rand aufgebrochen werden.

2. Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Flüssigkeit entlang der beiden Flüssigkeitsströmungsflächen zugeführt wird, die an beiden Seiten des spitzwinkligen Rands, der eine Grenze bildet, vorgesehen sind, und ein Aufeinandertreffen der dünnen Flüssigkeitsfilmströmungen an der Spitze des Rands bewirkt wird, sowie ein Sprühen.

3. Verfahren zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere unterschiedliche Flüssigkeiten entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen zugeführt werden und die dünnen Filmströmungen auf den Flüssigkeitsströmungsflächen gemischt werden oder daß ein Aufeinandertreffen derselben bei der Spitze des Rands zum Sprühen in einem gemischten Zustand bewirkt wird.

4. Sprühdüse zum Ausstoßen feiner Flüssigkeit in Form feiner Partikel, enthaltend:

• (1) Flüssigkeitsströmungsflächen, die auf beiden Seiten eines spitzwinkligen Rands vorgesehen sind;
• (2) einen sich entlang einer Flüssigkeitsströmungsfläche öffnenden Flüssigkeitsauslaß, der Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsströmungsfläche zuführt; und
• (3) Gasausstoßöffnungen zum Ausstoßen von unter Druck stehendem Gas bei den Flüssigkeitsströmungsflächen zu dem Rand hin und zum Bewirken einer Strömung der zu einer Flüssigkeitsströmungsfläche zugeführten Flüssigkeit zu dem Rand in Form einer dünnen Filmströmung eines Sprühens ausgehend von dem Rand.

5. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich ein Flüssigkeitsausgang entlang einer Flüssigkeitsströmungsfläche auf einer Seite des Rands öffnet.

6. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich Flüssigkeitsauslässe entlang von Flüssigkeitsströmungsflächen auf beiden Seiten des Rands öffnen.

7. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Flüssigkeitsauslässe sich entlang der Flüssigkeitsströmungsflächen öffnen.

8. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühdüse einen Innenring und einen Mittenring aufweist, daß ein Flüssigkeitsauslaß zwischen dem Innenring und dem Mittenring vorgesehen ist, daß die Endflächen des Innenrings und des Mittenrings eine Flüssigkeitsströmungsfläche bilden und daß sich eine Gasausstoßöffnung durch den Innenring hindurch öffnet.

9. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Außenring an der Außenseite des Mittenrings angeordnet ist und daß eine Gasausstoßöffnung zwischen dem Außenring und dem Mittenring zum Ausstoßen von unter Druck stehendem Gas zu dem Rand bei der Spitze des Mittenrings vorgesehen ist.

10. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenring mit einem inneren Mittenring und einem äußeren Mittenring ausgebildet ist, daß sich ein Flüssigkeitsauslaß zwischen dem inneren Mittenring und dem äußeren Mittenring öffnet, daß der innere Mittenring kegelförmige Innen- und Außenflächen aufweist, damit Flüssigkeitsströmungsflächen mit spitzwinkligem Rand bei deren Aufeinandertreffen gebildet werden, daß die Endfläche des äußeren Mittenrings ebenfalls kegelförmig zum Bilden einer Flüssigkeitsströmungsfläche ausgebildet ist, daß die Flüssigkeitsströmungsfläche des äußeren Mittenrings sich mit der Flüssigkeitsströmungsfläche des inneren Mittenrings unter Bildung einer einzigen Ebene verbindet und daß eine Gasausstoßöffnung sich zwischen dem äußeren Mittenring und dem äußeren Ring öffnet.

11. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mittenring an der Spitze des Innenrings angeordnet ist und eine Gasausstoßöffnung zwischen dem Mittenring und dem Innenring vorgesehen ist.

12. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenring aus einem gasdurchlässigen Material besteht.

13. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mittenring an seiner Endfläche einen Gasströmungs-Zusatzhohlraum aufweist, daß der Gasströmungs-Zusatzhohlhraum mit dem Gasdurchgang zwischen dem Innenring und dem Mittenring über eine Durchgangsöffnung verbunden ist, die in dem Mittenring vorgesehen ist, und daß die Durchgangsöffnung sich in geneigter Richtung öffnet, damit das in den Gasströmungs-Zusatzhohlraum eingeführte Gas in dem Hohlraum eine Drehbewegung ausführt.

14. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gasströmungs-Zu­ satzhohlraums eine glatte Oberfläche ist, die eine gleichmäßige Gasströmung als laminare Strömung bewirkt.

15. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Rand des Gasströmungs-Zusatz­ hohlraums stromlinienförmig analog zu einem Flügel ausgebildet ist, der sich gleichmäßig zu der Gasausstoßöffnung hin krümmt.

16. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß schraubenförmige Rippen in einem Flüssigkeitsdurchgang angeordnet sind, der Flüssigkeit ausstößt und mit einem Flüssigkeitsauslaß verbunden ist.

17. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß schraubenförmige Rippen in einem Gasdurchgang angeordnet sind, der Gas ausstößt und mit einer Gasausstoßöffnung verbunden ist.

18. Sprühdüse zum Ausstoßen von Flüssigkeit in der Form feiner Partikel nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß Gasausstoßöffnungen unter Druck stehendes Gas mit entgegengesetzten Drehrichtungen auf Flüssigkeitsströmungsflächen auf jeder Seite des Rands ausstoßen.