DE19749072C1 - Mehrstoffzerstäuberdüse - Google Patents
MehrstoffzerstäuberdüseInfo
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- B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
- B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
- B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
- B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
- B05B7/062—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet
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Description
Die Erfindung betrifft eine Mehrstoffzerstäubungsdüse mit zu
mindest drei konzentrischen, zu je einer spaltförmigen Mün
dungsöffnung führenden Strömungskanälen, wobei ein Mündungs
spalt zum Versprühen einer Flüssigkeit beidseits von je einem
Mündungsspalt zum Austritt eines Gases umgeben ist.
Eine derartige Zerstäubungsdüse ist aus der DE-PS 857 924 be
kannt.
Bei dieser Zerstäubungsdüse sind ringförmige Strömungskanäle
vorgesehen, die durch mehrere konzentrisch ineinandergeschobene
Rohre gebildet werden. Im Bereich der Mündungsöffnung verjüngen
sich die Strömungskanäle radial nach innen.
Ein Strömungskanal zum Versprühen einer Flüssigkeit ist beid
seits von Kanälen zum Durchführen von Luft umgeben.
Ein weit verbreitetes Anwendungsgebiet für eine Mehrstoffzer
stäubungsdüse entsprechend der vorliegenden Anmeldung besteht
darin, ein partikelförmiges Gut mit der zu versprühenden Flüs
sigkeit zu behandeln.
Ein Behandlungsvorgang besteht bspw. darin, ein partikelförmi
ges Gut zu granulieren. Dabei ist Ziel, feine Gutpartikel zu
größeren Partikeln zu agglomerieren. Ein Einsatzgebiet für sol
che Granulate ist die pharmazeutische Industrie, bei der nahezu
staubfeine Partikel zu besser handhabbaren Granulatpartikeln
agglomeriert werden sollen.
Bei einem weiteren Einsatzgebiet, nämlich beim Coaten, soll die
versprühte Flüssigkeit einen oberflächlichen Überzug auf dem zu
beschichtenden Gut bilden.
Bei diesen Einsatzbereichen haben sich Düsenbaugruppen als vor
teilhaft erwiesen, wie sie bspw. aus der DE 41 10 127 A1 be
kannt sind. Dort sind lineare Spaltkanäle vorgesehen. Beidseits
eines mittigen Austrittskanals für die Flüssigkeit sind spalt
förmige Mündungsöffnungen für ein gasförmiges Medium vorgese
hen. Durch entsprechendes Ausrichten dieser Gasströme kann er
reicht werden, daß die Flüssigkeit, nachdem sie die spaltförmi
ge Mündungsöffnung verlassen hat, zu einem Nebel versprüht
wird, somit kein langer "nasser" Strahl entsteht. Um dem Sprüh
nebel noch weiter zu konditionieren, ist bei manchen Einsatzge
bieten vorgesehen, weitere Gasaustrittsöffnungen vorzusehen,
über die bspw. ein speziell konditionierter Gasstrom um den
Sprühnebel herum geführt wird, für das sich der Fachausdruck
"Mikroklima" etabliert hat. Dieses Mikroklima sorgt bspw. da
für, daß der Sprühnebel nicht vorzeitig trocknet, unerwünscht
erwärmt oder abkühlt (z. B. beim hot-melt coating), sondern in
der von Fall zu Fall erforderlichen Konsistenz auf das zu be
handelnde Gut auftrifft.
Ein ebenfalls weit verbreiterter Düsentyp in dieser Technologie
ist aus der DE 38 06 537 A1 bekannt.
Diese Düsen sind rohrförmig aufgebaut und weisen einen mittigen
zylindrischen Kanal mit einer kreisflächenförmigen Austritts
öffnung für die Flüssigkeit auf. Dieser mittige Kanal ist von
einem ringförmigen Kanal umgeben, durch den die Sprühluft ge
führt wird, der also den mittigen zylindrischen Strahl ringför
mig umgibt, woraus dann ein kegelförmiger Sprühnebel resul
tiert.
Im praktischen Einsatz wurde festgestellt, daß bei bestimmten
Betriebsgrößen und bestimmten Betriebsparametern für einen be
stimmten Anwendungsbereich zufriedenstellende Ergebnisse mit
einer Düse einer bestimmten Baugröße erzielt werden können.
Solche bestimmten Betriebsgrößen sind bspw. die Spaltbreite und
die Spaltlänge der Spälte, durch die die Flüssigkeit und die
Gasströme austreten. Die Betriebsparameter Druck und Durchsatz
menge können bei einer bestimmten Düsengröße variiert werden.
Ein Problem besteht in dem sogenannten "scaling-up", d. h., wenn
man von einer Apparatur einer bestimmten Baugröße, die mit ei
ner bestimmten Anzahl an Düsen einer bestimmten Baugröße be
stückt ist, auf größere Apparaturen übergeht.
Die bislang eingeschlagene Verfahrensweise war dahingehend, daß
bei größeren Apparaturen entsprechend eine größere Anzahl an an
sich baugleichen Düsen eingesetzt wird, was zu den entsprechen
den baulichen Aufwendungen und insbesondere bei den Düsen zu
den zahlreichen zusätzlichen Anschlüssen zur Versorgung dieser
Düsen mit den Medien führt.
Versuche, einen bestimmten Düsenbautyp nun mit einem höheren
Durchsatz bspw. an zu versprühender Flüssigkeit zu betreiben,
um in einer größeren Apparatur mehr partikelförmiges Gut behan
deln zu können, scheitern dann, wenn bspw. die Durchsatzmenge
und der Druck der durch die Düse hindurchgeführten Flüssigkeit
so groß werden, daß diese Flüssigkeitsmenge nicht mehr zu einem
fein verteilten Nebel versprüht werden kann. Anders ausge
drückt, entstehen bei hohen Drücken und hohen Durchsatzmengen
lange "nasse" Zungen oder Flammen, also Bereiche, in denen die
Flüssigkeit noch relativ kompakt und nicht versprüht ist.
Betrachtet man den weit verbreiteten Einsatz solcher Düsen in
einer Wirbelschichtapparatur, in deren Boden solche Düsen ein
gebaut sind, so schwebt das verwirbelte Gut in der Nähe der
Mündungsöffnungen der Düsen oder kurz darüber, so daß lange
"nasse" Flammen oder Zungen zu einem Benässen des zu behandeln
den Gutes im Bereich der Düse führt und keine gleichmäßige Be
handlung im gesamten Wirbelbett erzielt werden kann.
Daher werden Düsen einer bestimmten baulichen Größe und einer
bestimmten Konstruktion beim scaling-up in höheren Stückzahlen
eingesetzt, um entsprechend eine höhere Durchsatzmenge an zu
versprühender Flüssigkeit zu erzielen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, hier Abhilfe
zu schaffen und bei einem Düsentyp der eingangs genannten Art
mit konzentrischen Kanälen ein scaling-up zu ermöglichen, bei
dem die Zahl der Düsen nicht wesentlich erhöht werden muß und
dabei eine Sprühcharakteristik erzielt wird, die, innerhalb ge
wisser Bandbreiten, gleichbleibend ist.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß die Spalt
breite des Mündungsspaltes zum Versprühen der Flüssigkeit an
der Mündungsöffnung im Bereich von 0,2 mm bis 2,2 mm liegt, daß
die Spaltbreite der Mündungsspälte zum Austritt der Gase an der
Mündungsöffnung jeweils im Bereich von 0,3 mm bis 2,3 mm liegt,
und daß das Verhältnis zwischen der Spaltbreite des Mündungs
spaltes zum Versprühen der Flüssigkeit und der umfänglichen
Spaltlänge dieses Spaltes im Bereich von 1 : 50 bis 1 : 5.000
liegt.
Unter Einhaltung dieser Parameter ist es möglich, Düsen ver
schiedener Größen und somit unterschiedlicher Durchsatzmengen
zu bauen, die aber dennoch dieselbe Sprühcharakteristik aufwei
sen. Liegt eine Düse mit einem bestimmten Durchmesser der Mün
dungsöffnung zum Durchtritt der zu versprühenden Flüssigkeit
vor, so kann die Spaltbreite im Bereich von 0,2 mm bis 2,2 mm
variiert werden, wobei breitere Spälte bei gleichbleibender
Sprühcharakteristik größere Durchsätze erlauben. Ist es erfor
derlich, weil bspw. eine größere Apparatur versorgt werden muß,
noch mehr Flüssigkeit pro Zeiteinheit durch die Düse zu för
dern, so kann eine durchmessergrößere Düse bereitgestellt wer
den, also mit einer größeren Spaltlänge, deren Spaltbreite aber
nach wie vor im Bereich von 0,2 mm bis 2,2 mm liegt. Dadurch
ist das zur Förderung der Flüssigkeit bereitstehende Volumen
entsprechend vergrößert, durch die vorgegebenen Randbedingungen
bleibt aber die Sprühcharakteristik der Düse erhalten. Sprüh
charakteristik bedeutet, daß auch bei einer wesentlich größeren
Düse mit höheren Durchsatzmengen gleichbleibende Sprühnebelver
hältnisse erzielt werden wie bei einer wesentlich kleineren Dü
se, somit ein Gut, das durch diesen Bereich verwirbelt wird,
also genauso gleichmäßig und mit etwa der gleichen Menge pro
Volumen- bzw. Flächeneinheit mit der zu versprühenden Flüssig
keit beaufschlagt wird. Diese Sprühcharakteristik bleibt in dem
Verhältnisbereich von Spaltbreite zu Spaltlänge von 1 : 50 bis
1 : 5.000 erhalten.
Diese auf intensive Nachforschungen beruhende Erkenntnis löst
sich also vom Grundprinzip, bei großen Durchsatzmengen mehrere
Düsen vorzusehen, sondern ermöglicht ein echtes scaling-up,
d. h. bei Vergrößerung der Apparatur mit gleichbleibender oder
nicht geringfügig erhöhter Anzahl von Düsen unter Beibehaltung
der Sprühcharakteristik größere Mengen pro Zeiteinsatz behan
deln zu können.
Geht man auf das eingangs erwähnte Beispiel in der pharmazeuti
schen Industrie zurück, bei dem es um das Granulieren von
feinstpulverigen Arzneimitteln geht, und hat man für eine be
stimmte Chargengröße, bspw. in einer Apparatur mit einem Fas
sungsvermögen von 100 kg, mit einer bestimmten Anzahl und einer
bestimmten Baugröße von Düsen somit einer bestimmten Sprühcha
rakteristik ein optimales Granulierergebnis erzielt, so ist ein
scaling-up auf eine Behandlungsmenge von 1.000 kg in einer ent
sprechend größeren Apparatur deswegen problemlos durchzuführen,
da, unter Einhaltung der vorgegebenen Parameter, dieselbe
Sprühcharakteristik auch bei einer wesentlich größeren Düse er
halten bleibt, demzufolge auch das entsprechende Behandlungser
gebnis.
Somit wird die Aufgabe vollkommen gelöst.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Spalt
breite des Mündungsspaltes zum Versprühen der Flüssigkeit im
Bereich von 0,8 mm bis 1,6 mm.
Es wurde festgestellt, daß bei diesen Spaltbreiten die gängigen
Behandlungsmethoden, nämlich Granulieren, Trocknen und Coaten,
insbesondere in der pharmazeutischen Industrie, im scaling-up
durchgeführt werden können, und dabei ein gleichmäßig gutes Be
handlungsergebnis auch bei größeren Chargen mit einer etwa
gleichen Düsenzahl erzielt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Spalt
breite des Mündungsspaltes zum Versprühen der Flüssigkeit bei
etwa 1,2 mm.
In zahlreichen Untersuchungen wurde festgestellt, daß dies ein
optimaler Spaltbreitenwert ist, um die bspw. in der pharmazeu
tischen Industrie gängigen Flüssigkeiten mit gleichbleibender
Sprühcharakteristik in verschiedenen scaling-up-Stufen versprü
hen zu können.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung liegt die Spalt
breite der Mündungsspälte zum Austritt des Gases beidseits des
Spaltes zum Versprühen der Flüssigkeit im Bereich von 0,9 mm
bis 1,9 mm.
Dieser Bereich eröffnet, wie zuvor erwähnt, bei den gängigen
Behandlungsmethoden ein scaling-up in großen Schritten unter
Beibehaltung einer sehr gleichbleibenden Sprühcharakteristik.
In einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung liegt die
Spaltbreite der Mündungsspälte zum Austritt des Gases beidseits
des Spaltes zum Versprühen der Flüssigkeit bei etwa 1,3 mm.
Diese Spaltbreite hat sich bei den zuvor genannten Bereichen
des Granulierens, Trocknens und Coatens, insbesondere in der
pharmazeutischen Industrie, als ein Optimalwert herausstellt,
der ein sehr großstufiges scaling-up mit gleichbleibend hervor
ragender Sprühcharakteristik ermöglicht.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, bei der weitere
konzentrische Strömungskanäle, die radial innerhalb und/oder
radial außerhalb der zumindest drei konzentrischen Strömungska
näle angeordnet sind, liegt die Spaltbreite des Mündungsspaltes
dieser weiteren konzentrischen Strömungskanäle im Bereich der
Mündungsöffnung im Bereich vom 0,5 mm bis 3,5 mm.
Dieser Auswahlbereich ermöglicht auch bei Düsen, die mit einem
konditionierenden "Mikroklima" ausgestattet sind, ein scaling
up unter gleichbleibender Sprühcharakteristik.
Diese Beibehaltung einer ganz bestimmten Sprühcharakteristik
mit konditionierendem Mikroklima wird insbesondere bei Spalt
breiten der weiteren konzentrischen Strömungskanäle im Bereich
von 2,0 bis 3,0 mm und insbesondere bei Spaltbreiten von etwa
2,5 mm erzielt.
Je enger die Bandbreiten gefaßt sind, und je spezieller man die
Betriebsparameter, also bspw. den Druck, mit dem die Medien
durch die Kanäle geführt werden, spezifiziert hat, umso pro
blemloser ist ein scaling-up unter den genannten Vorgaben mög
lich.
Dies hat nicht nur den Vorteil, daß entgegen dem eingangs er
wähnten Stand der Technik bei einem scaling-up nun nicht zahl
reiche zusätzliche Anschlüsse an die zahlreichen zusätzlichen
Düsen herangeführt werden können, sondern im wesentlichen mit
derselben Düsenzahl oder ggf. aufgrund geometrischer Notwendig
keiten nur mit einer geringfügig höheren Anzahl an Düsen gear
beitet werden muß. Darüber hinaus entfallen die oftmals mühe
vollen und insbesondere langwierigen Untersuchungen und Versu
che bei einem scaling-up. Die vormals gewonnenen Daten, die bei
einer ganz bestimmten Chargengröße, einer bestimmten Düsengröße
und bei bestimmten Betriebsparametern herausgefunden wurden,
mußten früher bei einem scaling-up völlig neu bestimmt werden,
um wieder zu demselben Beschichtungsergebnis bei einer größeren
Charge wie bei der kleineren Charge zu gelangen. Dies wird nun
wesentlich vereinfacht.
Die Erfindung ist unabhängig davon, ob es sich nun um streng
ringförmige Strömungskanäle, ovale oder elliptische Strömungs
kanäle handelt, ob diese nun durchgehend ringförmig sind oder
nur über Teilbereiche aussprühen, und ist auch unabhängig da
von, ob die Sprührichtung exakt längs der Strömungskanalachse
verläuft oder aus dieser herausgerichtet. Es wurde nämlich
durch intensive Untersuchungen festgestellt, daß auch mit un
terschiedlichen Konstruktionen, wie sie nachfolgend beschrieben
werden, unter Einhaltung der Spaltbreiten- und Spaltlängenpara
meter gleichbleibend gute Behandlungsergebnisse bei einem sca
ling-up erzielt werden können.
Es versteht sich, daß die vorstehend genannten und die nachste
hend noch zu erläuternden Merkmale nicht in der jeweils angege
benen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder
in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorlie
genden Erfindung zu verlassen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einiger ausgewählter Aus
führungsbeispiele in Zusammenhang mit den beiliegenden Zeich
nungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Mehrstoffzerstäubungsdüse
mit insgesamt drei konzentrischen Strömungskanälen;
Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie II-II in Fig. 1 im Be
reich der Mündungsöffnung, wobei ein in Fig. 1 mit
einem Kreis umgrenzter Bereich in stark vergrößertem
Maßstab zusätzlich dargestellt ist;
Fig. 3 eine der Fig. 2 vergleichbare Schnittdarstellung ei
ner entsprechend größeren Düse mit gleicher Sprüh
charakteristik wie die in Fig. 1 und 2 dargestellte
Düse, wobei in Fig. 3 ein mit einem Kreis umgrenzter
Bereich ebenfalls in größerem Maßstab zu Erläute
rungszwecken dargestellt ist;
Fig. 4 eine stark schematisierte Seitenansicht eines weite
ren Ausführungsbeispiels einer Mehrstoffzerstäu
bungsdüse mit fünf Strömungskanälen und einer aus
der Mittellängsachse der Düse herausgerichteten
Sprührichtung; und
Fig. 5 eine stark vergrößerte Schnittdarstellung der Mün
dungsöffnung der Düse von Fig. 4.
Eine in den Fig. 1 und 2 dargestellte Mehrstoffzerstäubungsdüse
ist in der Gesamtheit mit der Bezugsziffer 10 versehen.
Die Düse 10 besteht aus vier koaxial ineinandergeschobenen Roh
ren 12, 14, 16 und 18.
Die beiden äußeren Rohre 16 und 18 sind am einströmseitigen En
de mit Aufweitungen versehen, so daß entsprechend die hier
nicht näher bezeichneten Anströmkammern gebildet werden, die
über Anschlußstutzen 20 und 22 mit den durch die Düse 10 zu
versprühenden Medien versorgt werden.
Zwischen dem innersten Rohr 12 und dem benachbart radial äuße
ren Rohr 14 ist ein Kanal 24 gebildet, der, wie in der vergrö
ßerten Ausschnittsdarstellung von Fig. 2 deutlich zu erkennen,
in einem ringförmigen Mündungsspalt 30 im Bereich der Mündungs
öffnung der Düse 10 mündet.
Zwischen dem Rohr 14 und dem radial nächst äußeren Rohr 16 ist
ein weiterer Kanal 26 geschaffen, der in einem ringförmigen
Mündungsspalt 32 mündet, wie das aus Fig. 2 ersichtlich ist.
Zwischen dem Rohr 16 und dem äußersten Rohr 18 ist ein weiterer
Kanal 28 geschaffen, der in einem ringförmigen Mündungsspalt 34
im Bereich der Mündungsöffnung mündet.
Der innere Kanal 24 und der äußere Kanal 28 werden über den An
schlußstutzen 22 mit einem gasförmigen Medium der sogenannten
Sprühluft SL versorgt, wie das insbesondere aus der Schnittdar
stellung von Fig. 1 ersichtlich ist.
Der mittlere Kanal 26 wird über den Anschlußstutzen 20 mit der
zu versprühenden Flüssigkeit SF versorgt.
Werden nun die beiden Medien Sprühluft SL und Sprühflüssigkeit
SF durch die Düse 10 gefördert, so tritt durch den Mündungs
spalt 32 die Flüssigkeit aus, die durch die beidseits über die
Mündungsspälte 30 und 34 austretende Sprühluft zu einem feinen
Nebel versprüht wird, wie das in Fig. 1 durch die Pfeile ange
deutet ist.
Das innerste Rohr 12 ist durch einen Verschlußstopfen 36 ver
schlossen, so daß insgesamt ein Sprühkegelring entsteht, wie er
in Fig. 1 durch die gestrichelten Linien angedeutet ist.
Dieser Sprühkegel hat nun eine ganz bestimmten Charakteristik,
d. h. es bewegen sich die feinversprühten Flüssigkeitsteilchen
mit einer bestimmten Charakteristik, also in einer bestimmten
Richtung und einer bestimmten Raumdichtenverteilung von der Dü
senmündung weg.
Soll nun eine größere Flüssigkeitsmenge durch eine Düse 10 ge
fördert werden, so ist es nicht möglich, die Sprühflüssigkeit
mit einem beliebig höheren Druck und somit mit einem höheren
Durchsatz durch den Kanal 26 zu fördern, denn dann würde eine
relativ lange "nasse" Zunge oder Flamme an austretender Sprüh
flüssigkeit SF entstehen, bevor diese, wenn überhaupt, durch
die Sprühluft zu einem Nebel versprüht werden kann. Da eine
solche "nasse" Zunge eine Länge von mehreren Zentimetern ein
nehmen kann, im Zentimeterbereich vor der Düsenmündung aber
schon bereits das zu behandelnde Gut vorhanden ist, würde kein
einheitliches Behandlungsergebnis mehr erzielt werden, schon
gar nicht mit der gewünschten Sprühcharakteristik.
In Fig. 3 ist nun eine Düse 50 dargestellt, die ebenfalls aus
vier ineinandergeschobenen Rohren 52, 54, 56 und 58 aufgebaut
ist, demzufolge resultieren an der Mündung der Düse 50 entspre
chende Mündungsspälte 60, 62 und 64. Der Durchmesser und die
Materialien der Rohre 52, 54, 56 und 58 ist nun so gewählt, daß
die Spaltbreite 72 des Mündungsspaltes 62, durch den die Flüs
sigkeit auftritt, in etwa der Spaltbreite 42 des Mündungsspal
tes 32 der Düse 10 entspricht. Gleichermaßen sind die Spalt
breiten 70 und 74 der Mündungsspalte 60 und 64 der Düse 50 etwa
gleich wie die Spaltbreiten 40 und 44 der Mündungsspälte 30 und
34 der Düse 10, also der Bereiche, durch die die Sprühluft aus
tritt.
Aus den vergrößerten umrandeten Bereichen der Fig. 2 und 3 ist
einleuchtend, daß unter gleichen Betriebsbedingungen eine glei
che Sprühcharakteristik, also eine entsprechende Verteilung der
versprühten Teilchen erreicht werden kann, und zwar unabhängig
davon, ob man durch die Düse 2 oder durch die Düse 3 fördert.
Aufgrund der Tatsache, daß der Umfang der Mündungsspälte 60, 62
und 64 aber wesentlich größer ist, kann insgesamt gesehen durch
die Düse 50 eine wesentlich höhere Menge an Sprühflüssigkeit SF
bzw. Sprühluft SL pro Zeiteinheit gefördert werden, somit mit
einer Düse 50 bei einem scaling-up bei gleichbleibender Sprüh
charakteristik mehr Material versprüht werden kann.
Nicht nur die mikroskopisch betrachtete Sprühcharakteristik
sondern auch die makroskopische Sprühcharakteristik, außer daß
die Düse 50 einen größeren Durchmesser aufweist, verändert sich
nicht, solange man in den Bemessungsregeln des Verhältnisses
zwischen der Spaltbreite 42 bzw. 72 und der umfänglichen Spalt
länge zwischen 1 : 50 und 1 : 5.000 bleibt.
In den Fig. 4 und 5 ist eine weitere Ausführungsform einer Düse
80 dargestellt, die aus sechs ineinandergeschobenen Rohren 82,
84, 86, 88, 90 und 92 aufgebaut ist. Im Bereich des Mündungsen
des sind auf die Rohre 82, 84, 86, 88, 90 und 92 sechs geformte
Ringe 94, 96, 98, 100, 102 und 104 aufgesteckt, die dafür sor
gen, daß die zwischen den Rohren entstandenen Kanäle im Bereich
der Mündungsöffnung aus der Mittellängsachse 130 der Düse 80
seitlich heraus abgelenkt werden.
Dennoch sind auch bei der Düse 80 ringförmige Mündungsspälte
110, 112, 114, 116, 118 vorhanden.
Der Mündungsspalt 114, der zwischen dem Ring 98 und 100 ent
standen ist, weist eine Spaltbreite 124 auf, durch diesen Spalt
wird die Flüssigkeit versprüht.
Beidseits des Mündungsspaltes 114 sind zwei ringförmige Mün
dungsspälte 112, 116 vorhanden, die zwischen den Ringen 100,
102 bzw. 96 und 98 ausgebildet sind und deren Spaltbreiten 122
und 126 identisch und etwas größer als die Spaltbreite 124 ist.
Die über die Mündungsspälte 112 und 116 austretende Sprühluft
zerstäubt die durch den Mündungsspalt 114 austretende Flüssig
keit zu einem feinen Sprühnebel 131, wie er in Fig. 4 angedeu
tet ist, und welcher aus der Mittellängsachse 130 seitlich her
ausgerichtet ist.
Durch den innersten Mündungsspalt 110 bzw. den äußersten Mün
dungsspalt 118 zwischen den Ringen 94 und 96 bzw. den Ringen
102 und 104 wird nun ein gasförmiges Medium geführt, das für
ein sogenanntes Mikroklima 133 sorgt, das um den Sprühnebel 131
herum vorhanden ist und diesen entsprechend konditioniert, wie
das in Fig. 4 durch die Pfeile angedeutet ist. Das Mikroklima
133 sorgt bspw. dafür, daß sich die Medien des Sprühnebels 131
nicht zu rasch abkühlen, sie werden also durch das Mikroklima
auf Temperatur gehalten.
Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß die Spaltbreiten 128 und 120
der Mündungsspälte 110 und 118 etwas größer sind als die Spalt
breiten der anderen Mündungsspälte.
So beträgt bspw. die Spaltbreite 124 etwa 1,2 mm, die Spalt
breiten 122 und 126 etwa 1,3 mm und die Spaltbreiten 120 und
128 etwa 2,5 mm.
Die umfängliche Spaltlänge des Spalts 114, durch den die Sprüh
flüssigkeit auftritt, beträgt etwa 408 mm, so daß ein Verhält
nis zwischen Spaltbreite 124 und Spaltlänge im Bereich von
1 : 340 vorliegt.
Soll nun ein scaling-up durchgeführt werden, werden entspre
chend durchmessergrößere Rohre, aber mit den etwa gleichblei
benden radialen Abständen eingesetzt, so daß dann wiederum die
Sprühcharakteristik erhalten bleibt.
Im Gegensatz zu der Düse 110 verschließt der Verschlußstopfen
142 den inneren, von dem Innenrohr 82 umrundeten Kanal nicht
vollständig, so daß auch durch den Innenraum der Düse 80 noch
ein Medium hindurchtreten kann, bspw. Prozeßluft oder ein Ge
misch aus Prozeßluft und einem Feststoff, der zusätzlich durch
die Düse 80 versprüht werden soll.
Claims (8)
1. Mehrstoffzerstäubungsdüse mit zumindest drei konzentri
schen, zu je einer spaltförmigen Mündungsöffnung führenden
Strömungskanälen (24, 26, 28), wobei ein Mündungsspalt
(32, 62, 114) zum Versprühen einer Flüssigkeit (SF) beid
seits von je einem Mündungsspalt (30, 34; 60, 64; 112,
116) zum Austritt eines Gases (SL) umgeben ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spaltbreite (42, 72, 124) des Mün
dungsspaltes zum Versprühen der Flüssigkeit an der Mün
dungsöffnung im Bereich von 0,2 mm bis 2,2 mm liegt, daß
die Spaltbreite (40, 44; 70, 74; 122, 126) der Mündungs
spälte (30, 34; 60, 64; 112, 116) zum Austritt der Gase an
der Mündungsöffnung jeweils im Bereich von 0,3 mm bis
2,3 mm liegt, und daß das Verhältnis zwischen Spaltbreite
(42, 72, 124) des Mündungsspaltes zum Versprühen der Flüs
sigkeit (SL) und die umfängliche Spaltlänge dieses Spaltes
im Bereich von 1 : 50 bis 1 : 5.000 liegt.
2. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spaltbreite (42, 72, 124) des Mündungs
spaltes zum Versprühen der Flüssigkeit (SF) im Bereich von
0,8 mm bis 1,6 mm liegt.
3. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spaltbreite (42, 72, 124) des Mün
dungsspaltes zum Versprühen der Flüssigkeit (SF) bei etwa
1,2 mm liegt.
4. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite (40, 44;
70, 74; 122, 126) der Mündungsspälte zum Austritt des Ga
ses (SL) beidseits des Spaltes zum Versprühen der Flüssig
keit im Bereich von 0,9 mm bis 1,9 mm liegt.
5. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis
4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spaltbreite (40, 44;
70, 74; 122, 126) der Mündungsspälte zum Austritt des Ga
ses (SL) beidseits des Spaltes zum Versprühen der Flüssig
keit bei etwa 1,3 mm liegt.
6. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach einem der Ansprüche 1 bis
5, dadurch gekennzeichnet, daß weitere konzentrische Strö
mungskanäle vorgesehen sind, die radial innerhalb und/oder
radial außerhalb der zumindest drei konzentrischen Strö
mungskanäle angeordnet sind, wobei die Spaltbreite (120,
128) des Mündungsspaltes (110, 118) dieser weiteren kon
zentrischen Strömungskanäle an der Mündungsöffnung im Be
reich von 0,5 mm bis 3,5 mm liegt.
7. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach Anspruch 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Spaltbreite (120, 128) der weiteren kon
zentrischen Strömungskanäle im Bereich von 2,0 mm bis
3,0 mm liegt.
8. Mehrstoffzerstäubungsdüse nach Anspruch 6 oder 7, dadurch
gekennzeichnet, daß die Spaltbreite (120, 128) der weite
ren konzentrischen Strömungskanäle bei 2,5 mm liegt.
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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