DE2201111A1 - Zerstaeubungstrocknungsvorrichtung zur Herstellung von Pulver,z.B. Milchpulver - Google Patents
Zerstaeubungstrocknungsvorrichtung zur Herstellung von Pulver,z.B. MilchpulverInfo
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Description
dr.-Ii-;^. π. Π 'CKS ' ' JAN. 1972
CHEN 5
Zerstäubungstrocknungsvorrichtung zur Herstellung von Pulver, z.B.
Milchpulver
Die Erfindung betrifft eine Zerstäubungstrocknungsvorrichtung zur
Herstellung von Pulver, z.B. Milchpulver, durch Zerstäubungstrocknung
einer Lösung oder Dispersion von Trockensubstanz, welche Vorrichtung aus einer Trockenkammer, in der ein Zerstäuberrad angebracht ist, einem
Aggregat für die Zuleitung der Lösung oder der Dispersion zum Zerstäuberrad, einem Trockenluft-Zufuhraggregat, einem Pulveraustritt und einem
Trockenluftaustrittrohr, einem Zyklon zum Abscheiden von Pulver aus der abgezogenen Trockenluft nebst Mitteln zum Zurückführen von Pulver aus dem
Zyklon zur Zerstäubungszone der Trockenkammer besteht.
Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art wird im Zyklon Pulver
aus dem Abgas abgeschieden und dem Zyklon Über eine Schleuse entnommen,
von wo aus das Pulver dann auf pneumatischem Wege zur Einblasstelle in der Kammer weitergeleitet wird. Die Schleuse dient zur Trennung von
Abluft und Förderluft.
Mit dem ZurUckleiten des Pulvers zur Zerstäubungszone wird bezweckt,
eine gewisse Agglomeration zwischen feuchten Partikeln in der Zerstäubungszone und den trockenen, ziemlich feinen Partikeln zu erreichen, die aus
der Abluft abgeschieden und dem Prozess wieder- zugeführt werden.
Es hat sich jedoch erwiesen, dass sich ein Pulver mit wesentlich
verbesserten Eigenschaften in einer erfindungsgemässen Vorrichtung erzielen
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lässt, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass das Pulveraustrittrohr
des Zyklons in direkter Verbindung mit einer Zone steht, die sich unmittelbar an das Zerstäuberrad anschliesst, und koaxial mit dem Rad mündet, durch welche Verbindung die Luft freien Durchtritt vom Zyklon zur
genannten Zone hai*
Es hat sich gezeigt, dass sich mit einer derartigen Vorrichtung
ein Pulver mit gart* besonders guten Eigenschaften erreichen lässt,
hierunter einer höhen Schüttdichte und kleiner Menge eingeschlossener
Luft in den einzeltiett Püiverpartikeln sowie vorzüglicher Benetzbarkeit
bei Wiederauflösung.
Ein weiterer Vorteil der eirfindungsgetaassen Vorrichtung besteht
darin, dass der Verlust an Material, das voh der zu verwerfenden Abluft mitgerissen wird, herabgesetzt wird, weil eine effektivere Abscheidung
im Zyklon erzielt wird, was teils auf das direkte Absaugen aus dem Zyklon ohne die Anwendung einer Schleuse, teils auf die in dieser Vorrichtung erreichte, grossere Dichte dar Teilchen zurückzuführen 1st.
In einer besonders zweckmässigen AusfUhrungsform der Vorrichtung
ist diese so ausgebildet, dass der Zyklon koaxial mit dem ZerstMuberrad
und in unmittelbarer Verbindung mit dem Trockenluftaustrittrohr In einer
solchen Weise in die Kammer eingebaut ist, dass dieses das Luftaustrittrohr des Zyklons bildet, während der Eingang des Zyklons in direkter
Verbindung mit dem Inneren der Kammer steht.
Hierdurch wird eine erhebliche Verkürzung derjenigen Strecke, die das abgeschiedene Pulver transportiert werden muss, und somit eine
schonendere Behandlung des Pulvers gewährleistet, und gleichzeitig wird
eine erhebliche Platzersparnis erzielt, da die Abmessungen der Trockenkammer im allgemeinen auf Grund der Anbringung des Zyklons in ihr nicht
vergrössert zu werden brauchen, indem die koaxiale Anbringung des Zyklons in der Trockenkammer in der Hauptsache lediglich eine Ausnutzung des
sonst unbenutzten Raumes bedeutet, der immer zentral in einer Trockenkammer in einer Zerstäubungstrocknungsvorrichtung der beschriebenen Art
vorhanden ist.
Nachstehend wird die Erfindung an Hand der Zeichnung näher erklärt.
Es zeigt
Fig. 1 schematisch einen Axialschnitt durch eine AusfUhrungsform
einer erfindungsgemässen ZerstMubungstroCknungsvorrichtung,
Fig. 2 eine Einzelheit dieser AusfUhrungsform in grösserem Massstab,
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Fig. 3, 4, 5 und 6 verschiedene AusfUhrungsformen der erfindungsgemässen
Vorrichtung, und
Fig. 7 und 8 eine geänderte Ausbildung der in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform.
Die in Fig. 1 veranschaulichte Vorrichtung besteht auf gewöhnliche
Weise aus einer Trockenkammer 1, deren oberer Teil zylindrisch und unterer Teil konisch ist und die in ihrer nach unten zeigenden Spitze einen
Pulveraustritt 2 mit einer Schleuse 3 hat. Ausserdem hat die Trockenkammer einen Trockenlufteintritt 4 für die Einleitung von Trockenluft durch die
Decke des Zerstäubers mit einer rotierenden Bewegung um ein oben in der
Kammer koaxial angebrachtes Zerstäuberrad 5. Schliesslich ist die Kammer mit einem Luftaustritt 6 versehen, durch welchen die verbrauchte Trockenluft
mit Hilfe eines Exhaustors 7 abgezogen und durch ein Ableitrohr 8 abgeblasen wird.
Bei der gezeigten AusfUhrungsform ist in Verbindung mit dem Austritt 6
ein Zyklon 9 in die Trockenkammer 1 eingebaut, und zwar koaxial mit dieser.
Der Austritt 6 bildet auch den Luftaustritt aus dem Zyklon 9 und geht
koaxial vom unteren Ende desselben, das im übrigen offen ist, aus. In der · den Austritt 6 umgebenden Zone sind Leitschaufeln 10 angeordnet, die
derjenigen Luft, welche aufgrund des Absaugens der verbrauchten Luft durch den Austritt 6 aus der Kammer 1 durch die Leitschaufeln 10 in den Zyklon
9 eingesaugt wird, im Zyklon eine rotierende Bewegung beibringen.
Der Pulveraustritt des Zyklons ist nach oben gekehrt, indem der Zyklon
mit einer freien Oeffnung 11 unmittelbar unter dem Zerstäuberrad 5 mündet.
Wenn sich das Zerstäuberrad dreht, wirkt es wie ein Exhaustor und
saugt somit Pulver und einen Teil der Abluft aus dem Zyklon durch die Oeffnung 11. Damit diese Exhaustorwirkung noch verstärkt wird, ist das
Rad 5 auf seiner Unterseite mit radialen Rippen 13 versehen, wie deutlicher
aus Fig. 2 zu ersehen ist.
Auf diese Weise wird ein Teil der Abluft zusammen mit dem im Zyklon
9 abgeschiedenen Pulver dem Prozess wieder zugeführt und gelangt als
Umluft direkt in die Zerstäubungszone des Zerstäuberrades 5.
Hierdurch erfolgt sofort eine Vermischung der durch den Lufteintritt
4 eingeleiteten Luft mit der Umluftmenge, so dass das Trocknungspotential
herabgesetzt wird und die Trocknung daher sanfter und schonender erfolgt, trotz Anwendung einer hohen Temperatur der eingeleiteten Trockenluft.
Dadurch, dass die abgeschiedenen Partikeln mit Hilfe der Umluft
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aus dem Zyklon 9 in die Zerstäubungszone transportiert werden, vermeidet
man die schädliche mechanische Behandlung, der das dem Process wieder zugefUhrte Pulver in den bekannten Anlagen Ausgesetzt ist, in welchen diese
Pulver dem Zyklon durch eine Schleuse entnommen und mit Hilfe eines pneumatischen
Fördersystems wieder in die Trockenkammer zurückgeleitet wird.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, hat der Zyklon in der dargestellten
AusfUhrungsform an seinem dem Zerstäuberrad zugekehrten Ende einen trompetenförmigen
Abschluss, dessen grösster Durchmesser dem Durchmesser des Rades entspricht. Die auf der Unterseite des Rades vorgesehenen Rippen
13 können beispielsweise eine Höhe haben, die zwischen 2 und 20 mm liegt, während die Breite des freien Spalts zwischen dem Rand der Mündung und
den Rippen zwischen 2 und 5 mm betragen kann.
Der Zyklon kann sich jedoch auch bis ganz hinauf zu seinem oberen offenen Ende verjüngen, wie es in Fig. 2 durch gestrichelte Linien
angedeutet und mit der Bezugsziffer 9' bezeichnet ist.
Damit die Absaugwirkung aus dem Zyklon noch verstärkt wird, kann, wie in Fig. 1 mit gestrichelten Linien angedeutet, in das obere Ende
des Zyklons 9 ein Rohr 14 koaxial hineingeführt sein, dessen Mündung nach oben zeigt und durch das Druckluft oder Dampf eingeblasen werden kann, so
dass die Absaugwirkung aus dem Zyklon durch die auf diese Weise hervorgebrachte E jektorwirkung unterstützt wird.
Bei der in Fig. 3 gezeigten AusfUhrungsform hat der im Zyklon 9
befindliche Luftaustritt 6 eine nach unten zeigende Mündung 15, und die Schaufeln 10 umgeben einen koaxial angebrachten, stromlinienförmigen
Füllkörper 16. Sonst stimmt diese AusfUhrungsform völlig mit der in Fig.
1 gezeigten Uberein.
In Fig. 4 ist der Lufteintritt des Zyklons mit den Leitschaufeln 10 so angebracht, dass er nach oben zeigt, während das Pulver den Zyklon
unten verlässt, von wo aus ein Rohr 18 nach oben zum Zerstäuberrad 5 führt, wo es auf völlig gleiche Weise endet wie die in Fig. 1 wiedergegebene
obere Mündung des Zyklons.
In Fig. 5 hat der Zyklon die Form einer zylindrischen Kammer 20, die koaxial in der Trockenkammer 1 angebracht ist und ähnlich wie bei der
AusfUhrungsform nach Fig. 4 unten einen Pulveraustritt hat, der durch
ein Rohr 21 zum Zerstäuberrad 5 hochgeführt ist.
Die Kammer 20 hat einen tangentialen oder spiralförmigen Lufteintritt
22, der mit der Kammer 1 in offener Verbindung steht, und in einer unmittelbar darUberliegenden Zone einen entsprechenden tangentialen oder
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spiralförmigen Luftaustritt 23, der in den Austritt 6 übergeht. 24
bezeich.net einen axial in der Kammer 20. angebrachten Füllkörper 24,
dessen Aufgabe es ist, einen ringförmigen Raum zu bilden, in dem die
Luft zirkulieren kann.
Um bessere Bedingungen für den Pulvertransport zu schaffen, verlässt
das. Rohr 21 die Kammer 20 tangential, wie der in Fig. 6 dargestellten
Schnittzeichnung zu entnehmen ist, während unmittelbar gegenüber der Mündung des Rohres 21 in der Kammer 20 ein tangentiales Zufuhrrohr
25 für Druckluft oder Dampf angebracht ist, so dass das Absaugen aus der Kammer 20 durch eine Ejektarwirkung noch verstärkt werden
kann.
Eine entsprechende Konstruktion lässt sich im Übrigen in Verbindung
mit der Ausführungsform nach Fig. 4 henutzen, in welcher das
Rohr 25 drisch gestrichelte Linien angedeutet ist.
Die in Fig. 7 und 8 gezeigte Aus führungs fqrm: unterscheidet sich
von der in Fig. I gezeigten dadurch, dass der Pulveraustritt nicht durch
eine Schleuse stattfindet, sondern dass stattdessen einige Luftförderrinnen
im Boden der Trockenkammer angeordnet sind, wodurch das Pulver,
npch bevor es die Trockenkammer verlässt, einer Nachbehandlung, z.Ej.
einer Abk||h|^ing, unterworfen wird,
per trichterförmige Teil 30 der Kammer ist unten abgeschnitten, und
ein dachförmiger Zwischenteil 31 ist eingesetzt worden, so dass sich im Boden der Kammer zwei parallelle Rinnen 32 ergeben. Jede dieser Rinnen
32 ist unten offen» mit einer länglichen, rechteckigen Oeffnung, die von
einem Flansch 33 umgeben ist. An jedem Flansch 33 ist ein kastenförmiger
Teil 34 befestigt, und in jedem von diesen sind zwei perforierte Platten 35 angeordnet, die sich nach der Mitte des Kastens hinneigen, wo im
Boden des Kastens ein Pulveraustrittstützen angeordnet ist.
Unter der Mitte jeder der perforierten Platten 35 befindet sich
im Boden der Kasten 34 ein Lufteintrittstutzen 37, und es ergeben sich somit insgesamt vier Förderrinnen mit vier Lufteintritten, aber mit
zwei Pulveraustritten.
Das Pulver, das durch die Trockenkammer 1 bis zu den perforierten
Platten 35 hinunterfällt, wird auf diesen Platten mittels der durch die Lufteintritte 37 eingeführte Luft, die z.B. Kühlluft mit Zimmertemperatur
sein kann, in lebhafter Bewegung gehalten, so dass das heisse Pulver gekühlt wird. Aufgrund der Neigung der Platten bewegt sich das Pulver
gegen die Pulverabziehstutzen 36.
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Die durch die Stutzen 37 eingeführte Luft vermischt sich nach der
Passage der perforierten Platten und des darüberliegenden Materials mit
der Trockenluft im unteren Teil der Kammer und wird zusammen mit dieser durch den Zyklon 9 abgezogen. Bei der Passage durch die Schichten Über
die perforierten Platten 35 reisst diese Luft einige feine Partikeln
mit sich und auch diese Partikeln scheiden sich im Zyklon ab und werden gegen das Zerstäuberrad zurückgeführt.
Die AusfUhrungsform gemäss Fig. 7 und 8 ist oben als eine Aenderung
der in Fig. 1 gezeigten AusfUhrungsform beschrieben, die entsprechende
Aenderung lässt sich aber an den in den Übrigen vorhergehenden Figuren
gezeigten AusfUhrungsformen durchfuhren.
Die in Fig. 1 bis 6 gezeigten AusfUhrungsformen können, wie auf
der Zeichnung gezeigt mit dem Zerstäuberrad oben angeordnet, senkrecht
angebracht werden, können aber im Übrigen in jeder beliebigen Stellung
angebracht werden, z.B. umgekehrt mit dem Zerstäuberrad unten angeordnet.
Die in Fig. 7 und 8 gezeigte AusfUhrungsform ist dahingegen nur zum
Montieren in senkrechter Stellung mit dem Zerstäuberrad oben angeordnet,
so wie es in den Figuren gezeigt ist, geeignet«
Es wurde eine Vorrichtung wie die in Fig. 1 veranschaulichte benutzt, bei der der zylindrische Teil der Trockenkammer einen Durchmesser
von 2,3 m hatte.
Der Zyklon hatte folgende Abmessungen:
Gesamthöhe : 2550 mm
Höhe des zylindrischen Teils: 850 mm
Durchmesser : 430 mm
Durchmesser des Pulveraustritts in der Spitze des konischen Teils 80 mm.
Dem Zerstäuberrad wurde ein Magermilchkonzentrat zugeführt. Die
Temperatur der Trockenluft betrug beim Eintritt 1850C und beim Austritt
87°C.
Das Zerstäuberrad war vom gewöhnlichen Typ mit radialen Kanälen. Sein Durchmesser betrug- 120 mm und seine Rotationsrichtung war die
gleiche wie die Rotationsrichtung dee Luftwirbels im Zyklon.
Das Zerstguberrad war auf seiner Unterseite mit 8 FlUgeln versehen,
die 5 mm hoch waren und deren Abstand vom oberen Rand des Zyklons 5 mm betrug.
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Die Drehzahl des Zerstäuberrades betrug 15 000 U/min.
Das fertige Erzeugnis war ein zerstäubungsgetrocknetes Magerrailchpulver
guter Qualität, die den "Extra grade requirements for non fat milk" nach den "Standards for Grades of Dry Milks Including Methods of
Analysis" (A.D.M.I. Bulletin No. 916, USA 1965) entsprach.
Die Trockenluft, die die Anlage verliess, enthielt eine Pulvermenge,
die 16% der gesamten zerstäubungsgetrockneten Menge entsprach. (Bei bekannten Anlagen ähnlicher Art mit einem gewöhnlichen Zyklon, aus
dem das abgeschiedene Pulver mit Hilfe einer Schleuse ausgetragen wird, beträgt die mit der Abluft ausgeworfene Pulvermenge gewöhnlich etwa
357o der gesamten getrockneten Pulvermenge).
Die benutzte Vorrichtung entsprach der in Beispiel 1 beschriebenen.
Die Drehzahl des Zerstäuberrades wurde auf 18 000 U/min geändert und das spitze Ende des Zyklons wie eine Trompete ausgebildet, d.h.
mit einem nach aussen wegragenden Kragen, der einen Durchmesser von
120 mm hatte. Die Breite des Spalts zwischen den Flügeln des Zerstäuberrades und dem oberen Rand des Zyklons betrug 2 mm. Die übrigen
Versuchsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 1«
Das fertige Erzeugnis hatte ähnliche Eigenschaften wie das Erzeugnis
in Beispiel 1, die in der Abluft enthaltene Pulvermenge betrug jetzt jedoch
nur noch 0,3% der gesamten hergestellten Pulvermenge.
In derselben Vorrichtung wie der in Beispiel 2 benutzten wurde das
Zerstäuberrad durch ein Zerstäuberrad entsprechender Ausgestaltung ersetzt, bei dem die Flügel 3 mm hoch waren. Die Drehzahl des Zerstäuberrades
betrug 20 000 U/min und die Breite des Spalts zwischen den Flügeln des Zerstäuberrades und dem oberen Rand des Zyklons 2 mm. Die
übrigen Versuchsbedingungen waren die gleichen wie in Beispiel 2.
Das fertige Erzeugnis hatte ähnliche Qualität wie die Erzeugnisse
in den vorigen Beispielen. Eine mikroskopische Untersuchung ergab ausserdem, dass das Pulver agglomeriert war sowie dass seine Schüttdichte höher
und die Menge der eingeschlossenen Luft kleiner als normal war.
Die in der Abluft enthaltene Pulvermenge wurde zu etwa 0,1% der gesamten hergestellten Pulvermenge bestimmt.
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8 Beispiel 4
Eine Vorrichtung wie die in Fig. 7 gezeigte, in welcher der
zylindrische Teil der Trockenkammer einen Durchmesser von 5,6 m und eine
Höhe von 2,95 m hatte, wurde benutzt.
Der Zyklon hatte folgende Dimensionen:
Totale Höhe 2900 mm
Zylindrische Höhe 850 mm
Durchmesser 1000 mm
Der Austritt war trompetenförmig, kleinster Durchmesser 120 ram, grösster Durchmesser 210 mm. Abstand vom Zyklon bis zum Zerstäuberrad
etwa 7 mm.
Die im Boden angeordneten Luftförderrinne bildeten einen Winkel
mit der Waagerechten von 15 , und ihr Areal war 0,6 m
Das Zerstäuberrad hatten einen Durchmesser von 210 mm und die Flügel an der Unterseite waren etwa 15 mm hoch. Die Drehungszahl des
Zerstäuberrads war 14.700 rpra.
14.500 kg/h-Trockenluft wurde bei 174°G zugeführt, und dem Boden
der Kammer wurde 1.000 kg/h Luft bei Zimmertemperatur zugeführt. Die Temperatur der Austrittluft war 84°C.
Dem Zerstäuberrad wurde ein 480 kg/h Magerrailchkonzentrat zugeführt,
dem ein vegetabilisches Fett zugesetzt worden war.
Der totale Trockenstoffgehalt war 40% oder 192 kg/h. Hiervon waren
30% oder 52 kg/h vegetabilisches Fett.
Es wurden 198 kg/h freifliessendes Pulver mit einer Temperatur von
41 C produziert und die Pulvermenge des Austrittgases machte weniger als
0,5% der totalen Menge aus.
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Claims (1)
- 9
Patentansprüchej 1.JZerstäubungstrocknungsvorrichtung zur Herstellung von Pulver, z.B. Milchpulver, durch Zerstäubungstrocknung einer Lösung oder Dispersion von Trockensubstanz, welche Vorrichtung aus einer Trockenkammer (1), in der ein Zerstäuberrad (5) angebracht ist, einem Aggregat (12) für die Zuleitung der Lösung oder der Dispersion zum Zerstäuberrad, einem Trockenluft-Zufuhraggregat (4), einem Pulveraustritt (2) und einem Troekefilüftäustrittrohr (6), einem Zyklon (9) zum Abscheiden von Pulver aus der abgezogenen Trockenluft nebst Mitteln zum Zurückfuhren von Pulver aus dem Zyklon zur Zerstäubungszone der Trockenkammer besteht, dadurch gekennzelehnet, dass das Pulveraustrittrohr (11,18,21) des Zyklons (9,20) in direkter Verbindung mit einer Zone steht, die sich unmittelbar an das Zerstäüberrad (5) anschliesst,und koaxial mit dem Rad mündet, durch welche Verbindung die Luft freien Durchtritt vom Zyklon zur genannten Zone hat.2« Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklon (9,20) koaxial mit dem Zerstäuberrad (5) und in unmittelbarer Verbindung mit dem Trockenluftaustrittrohr (6) in einer solchen Weise in die Kammer (1) eingebaut ist, dass dieses das Luftaustrittrohr des Zyklons bildet, während der Eingang des Zyklons in direkter Verbindung mit dem Inneren der Rammer steht.3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäuberrad (5) auf seiner dem Zyklon (9,20) zugekehrten Fläche mit Rippen oder Schaufeln (13) versehen ist, die die Exhaustorwirkung des Rades verstärken.4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklon (9) lotrecht und mit seinem Pulveraustritt (11) nach oben zeigend und unmittelbar unter dem Zerstäuberrad (5) mündend angebracht ist,5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an den Zyklon (20), und zwar in Höhe derjenigen Zone, in der sich das Pulver sammelt, ein Durckluft- oder Dampfzufuhrrohr (25) mit verengtem MUndungsquerschnitt und diesem gegenüber und in geringem Abstand davon ein Förderrohr (21) für den Transport des Pulvers durch die hervorgebrachte Ejektorwirkung angeschlossen ist, welches Förderrohr (21) zentral hinauf zum Zerstäuberrad (5) geführt ist und in geringem Abstand vom Zerstäuberrad unter diesem mündet.209831/06876. Vorrichtung nach einem odermehreren der Ansprüche 2-5, dadurch gekennzeichnet, dass der Zyklon (9) an seiner Lufteintrittseite in einer ringförmigen Zone offen ist, die als Lufteintritt dient und Leitschaufeln (10) enthält, deren Aufgabe es ist, der in den Zyklon einströmenden Luft eine rotierende Bewegung beizubringen.7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Luftaustrittrohr (6) des Zyklons (9) von. dessen Lufteintrittseite her koaxial in diesen hineingeführt und von der ringförmigen Zone umgeben ist.8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 2-4, 6 und 7, gekennzeichnet durch ein Druckluft- oder Dampfzufuhrrohr (14), das koaxial mit dem Zyklon (9) innerhalb dessen Mündung unmittelbar unter dem Zerstäuberrad (5) und mit seiner Mündung nach oben und auf das Zerstäuberrad gerichtet mündet.PATENTANWÄLTEDfMNe.RFINCKH, DIPL.-INÖ.H.BOHR OSSTAiSI*209831/0687
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