DE2409362B2

DE2409362B2 - Verfahren zum Prillen

Info

Publication number: DE2409362B2
Application number: DE19742409362
Authority: DE
Inventors: Auf Nichtnennung Antrag
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1973-05-07
Filing date: 1974-02-27
Publication date: 1980-10-23
Also published as: DE2409362A1; FR2228534B1; FR2228534A1; AT323114B; GB1454597A; DE2409362C3

Description

p-1000

folgt und im Bereich zwischen 100 und 2000 Hz liegt, dadurch gekennzeichnet, daß sägezahnförmige Druckschwankungen angewendet werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Gehäuse, in dessen Boden eine Lochplatte starr befestigt ist, sowie mit einem als Schwingplatte ausgebildeten und mit einem Schwingungserzeuger verbundenen Vibrator parallel zur Lochplatte und im Abstand von derselben, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) spiralförmig mit einem tangentialen Einlaß (2) ausgebildet ist und radial zum Mittelpunkt der Lochplatte (4) Strömungsleitkörper, vorzugsweise Lamellen (12), angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Einlaß (2) für die Flüssigkeit in das Gehäuse (1) und der Lochplatte (4) Filter oder Siebe, vorzugsweise ein die Strömungsleitkörper (12) umgebendes zylindrisches Sieb (3), eingebaut sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, mit einer innerhalb des Flüssigkeitsstandes im Gehäuse nach der Lochplatte angeordneten und mit Löchern versehenen Schwingplatte, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher der Schwingplatte (13) einen größeren Durchmesser als die Löcher (6) in der Lochplatte (4) aufweisen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Prillen einer Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen der Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet wird, während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung ausgeübt werden, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Austrittsgeschwindigkeit ν in m/sek und vom Lochdurchmesser d in mm angenähert der Beziehung

f-

v 1000

folgt und im Bereich zwischen 100 und 2000 Hz liegt.

Bei bekannten Prillverfahren, z. B. bei der Erzeugung

von geprilltem Ammonnitrat, wird üblicherweise die Ammonnitratschmelze über brauserähnlichen Düsen in einen Schacht gesprüht, in dem die Tröpfchen im Fallen erstarren; sie werden nach Abkühlung unten als harte Prills ausgetragen. Die durch die abgegebene Wärme erwärmte^ Luft wird am Oberteil des Schachtes

abgesaugt

Beim Zerfall des aus den Düsenlöchern austretenden Strahles in die Prilltröpfchen bilden sich flüssigkeitsmechanisch bedingt zusätzlich immer sehr kleine Tröpfchen, die infolge ihres geringen Gewichtes vom Luftstrom im Schacht mitgerissen und durch die Ventilatoren als Staubauswurf ausgetragen werden.

Dieser Staubauswurf beträgt bei den üblichen Anlagen etwa 2 Promille der Produktion und fällt zwar als Produktionsverlust kaum ins Gewicht, verursacht jedoch durch seine Aggressivität Schäden an Gebäuden; er richtet auch infoige seines hohen Stickstoffgehaltes schwere Flurschäden an.

Es ist bekannt, fadenförmige Flüssigkeitsstrahlen in Schwingungen zu versetzen, um eine gleichmäßigere Zerteilung in Tröpfchen zu erhalten. So ist es nach der deutschen Auslegeschrift Nr. 18 03 724 bekannt, eine kreisförmige Lochplatte als Boden eines Behälters oder Gehäuses elastisch einzuspannen und über einen seitlich angeschweißten Stiel mittels eines Vibrators zum Schwingen zu erregen. Dadurch baut sich oberhalb der Platte eine Druckwelle aus, die mit der Plattenfrequenz moduliert und periodische Störungen auf die Flüssigkeit aufbringt, welche die Einschnürung und den anschließenden Zerfall des Strahles bewirken. Diese bekannte Einrichtung hat jedoch den Nachteil, daß die Schwingungsfrequenz auf die Eigenfrequenz der Lochplatte abgestimmt sein muß, und daß die Erregerkraft durch den angeschweißten Stiel einseitig eingebracht wird, wodurch sich ein Biegemoment ergibt. Dadurch kommt es zu einer ungleichmäßigen Amplitudenverteilung auf der Lochplatte und stellenweise zu Oberschwingungen, so daß für die verschiedenen Strahlen verschiedene Verhältnisse vorliegen, die Unregelmäßigkeiten und Feinkornanteil zur Folge haben. Weitere Nachteile bestehen auch darin, daß durch die Einspannung der Platte ein Leistungsverlust auftritt und daß die Abdichtung entlang der Einspannung unverläßlich ist, da die Berührungsflächen zwischen Lochplatte und Gehäuse metallisch sein müssen. Auch die Reinigung der Lochplatte ist schwierig.

Aus den französischen Patentschriften Nr. 11 68 178 und Nr. 1179177 ist es weiters bekannt, die zu zerteilenden Flüssigkeiten unter Druck durch eine Lochplatte zu leiten, während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung ausgeübt werden. Auch bei diesen bekannten Verfahren ist es nicht gelungen, eine gleichmäßige Körnung mit einem engen Kornspektrum zu erreichen.

Die Erfindung bezweckt die Vermeidung der angeführten Nachteile und Schwierigkeiten und stellt sich die Aufgabe, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, bei welchen eine gleichmäßige Körnung mit einem engen Kornspektrum unter Vermeidung von Feinkornbildung sowie von Produktionsverlusten und Schäden an Gebäuden und Fluren erreicht werden kann.

f>5 Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sägezahnförmige Druckschwankungen angewendet werden. Durch die sägezahnförmigen Druck-

Schwankungen wird eine asymmetrische Vorverformung der die Lochplatte verlassenden Strahlen erreicht, die eine Vergleichmäßigung der aus den Strahlen entstehenden Tröpfchen unter Vermeidung der Bildung sehr kleiner Tröpfchen ermöglicht

Eine zweckmäßige Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zum Prillen einer Flüssigkeil, insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen der Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet wird, während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in DurchfluSrichtung ausgeübt werden, welche ein Gehäuse umfaßt, in dessen Boden eine Lochplatte starr befestigt ist, sowie mit einem als Schwingplatte ausgebildeten und mit einem Schwingungserzeuger verbundenen Vibrator parallel zur Lochplatte und im Abstand von derselben, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse spiralförmig mit einem tangentialen Einlaß ausgebildet ist u. .d radial zum Mittelpunkt der Lochplatte Strömungsleitkörper, vorzugsweise Lamellen, angeordnet sind

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß zwischen dem Einlaß für die Flüssigkeit in das Gehäuse und der Lochplatte Filter oder Siebe, vorzugsweise ein die Strömungsleitkörper umgebendes zylindrisches Sieb, eingebaut sind.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform, bei welcher innerhalb des Flüssigkeitsstandes im Gehäuse nach der Lochplatte eine mit Löchern versehene Schwingplatte vorgesehen ist, weisen erfindungsgemäß die Löcher der Schwingplatte einen größeren Durchmesser auf als die Löcher in der Lochplatte.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierin zeigt die

F i g. 1 eine Seitenansicht und die

F i g. 2 einen Horizontalschnitt nach der Linie H-II der F i g. 1. In den

Fig.3 und 4 ist in gleicher Darstellung eine abgewandelte Ausführungsform erläutert

F i g. 5 veranschaulicht die bei der Ausführungsform nach F i g. 1 und 2 entstehende Druckwelle,

Fig.6 zeigt eine gleiche Darstellung bei der Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4.

Die Einrichtung umfaßt ein spiralförmig ausgebildetes Gehäuse 1 mit einem tangentialen Einlaß 2, in welches ein zylinderförmiges Filter oder Sieb 3 zentral eingebaut ist, so daß dieses Sieb zwischen dem Innenraum des Gehäuses und der spiralig verlaufenden Gehäuseaußenwand liegt. Der Boden des Gehäuses wird von dem peripheren Einlaßbodenteil 5 und der zentralen Lochplatte 4 gebildet, die an dem Teil 5 starr, d. h. nicht schwingend befestigt ist. Die Lochplatte weist eine Vielzahl von Löchern 6 auf, aus welchen in noch zu beschreibender Weise die zu prillende Flüssigkeit austritt. Am peripheren Einlaßobertei) 7 ist eine Schwingplatte 8 mit einer elastischen Ringdichtung 9 verbunden, so daß sich die Schwingplatte im Abstand von der Lochplatte und parallel zu dieser befindet Die Schwingplatte 8 ist mit einem Stößel 10 starr mit dem Vibrator oder Schwingungserzeuger 11 verbunden. Zwischen dem Sieb 3 und der Lochplatte 4 besitzt der Einlaufteil 5 radial angeordnete Lamellen 12, die zur Führung der Flüssigkeit und Vermeidung von Querströmungen dienen. Wenn die Schwingplatte in Schwingungen versetzt wird, läuft von ihr periodisch eine Druckwelle aus, die an der Lochplatte reflektiert wird, wieder zur Schwingplatte läuft und dort wieder reflektiert wird, wobei die Schwingungsstärke mit jeder Reflektion rasch abklingt Die irzeugten und reflektierten Druckwellen überlagern sich und es resultiert eine s auf die Lochplatte wirkende Druckwelle, die gegenüber den Schwingungswellen der Schwingplatte etwas phasenverschoben ist Dabei hängt die Größe der Phasenverschiebung von der Entfernung der Lochplatte zur Schwingplatte und der Schallgeschwindigkeit in der

ίο Flüssigkeit ab. Sie beträgt beispielsweise 30 Winkelgrade. Bei Anwendung der erfindungsgemäßen Beziehung zwischen Frequenz, Austrittsgeschwindigkeit und Lochdurchmesser erreicht man, daß die aus den Löchern austretenden Flüssigkeitsstrahlen eine sehr gleichmäßi ge rotationssymmetrische Wellung aufweisen. Die Einschnürungsstellen stellen die vorgegebenen Zerfallslängen dar. Die Verformung der Strahlen ist dabei so stark, daß die vorgeformten Tröpfchen aneinandergereiht, ähnlich wie eine Perlenschnur, mit nur sehr schmalen Verbindungen untereinander, die Löcher der Lochplatte verlassen und sehr schnell ohne Bildung von Feinkorn zerfallen.

F i g. 5 veranschaulicht schematisch durch die Pfeile das Fortschreiten der Druckwelle D beim Betrieb der beschriebenen Einrichtung.

Die Ausführungsform nach den F i g. 3 und 4, in der die gleichen Teile mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind, unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß die Schwingplatte 8 in nahem Abstand über der Lochplatte 4, also im Innenraum des Gehäuses angeordnet ist wobei der Stößel 10, der die Verbindung zum Vibrator 11 herstellt, durch die den Oberteil des Gehäuses abdeckende elastische Dichtung 9 geführt ist die gegenüber dem Einlaßoberteil 7 abdichtet Ein weiterer Unterschied besteht darin, daß die Schwingplatte 8 mit Löchern 13 versehen ist Bei dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung werden Querströmungen an der Lochplatte vermieden und es ergibt sich eine bessere Druckfortpflanzung sowie eine geringere Phasenverschiebung zwischen Schwingplatte und Lochplatte. Die Druckwelle hat die in Fig.6 dargestellte Form. Das erfindungsgemäße Verfahren und die beschriebe ne Vorrichtung wird mit Vorteil bei der Herstellung von künstlichem Dünger angewendet. Die folgenden Beispiele erläutern das Prillen von Ammonnitrat und von Harnstoff.

Beispiel 1

Ammonnitrat mit einem Schmelzpunkt von 183° wird geschmolzen, beim Vordruck von 3 m Flüssigkeitssäule in die Vorrichtung eingeführt Es ergibt sich eine mittlere Austrittsgeschwindigkeit von 4,3 m/sek, der Durchmesser der Löcher in der Lochplatte beträgt 1,25 mm. Darüber hinaus ergibt sich die anzuwendende Schwingungsfrequenz mit

4,3 χ 1000

1,25 χ π

= 1100 Hz.

Es hat sich gezeigt, daß auf diese Weise optimale Prillergebnisse erreicht werden können, d. h. man bekommt sehr gleichmäßige Körner mit einem mittleren Durchmesser von 2,1 mm praktisch ohne Feinkorn.

Beispiel 2

Harnstoff mit einem Schmelzpunkt von 145° wird geschmolzen in die Vorrichtung beim Vordruck von 2 m Flüssigkeitssäule eingeführt; die daraus resultierende mittlere Austrittsgeschwindigkeit beträgt 3,5 m/sek; der Lxjchdurchmesser ist 1 mm; die Frequenz ergibt sich aus

der Beziehung

3,Sx 1000 * ~ 1,0 χ π

= 1120Hz.

Auch hier wurden sehr gleichmäßige Körner mit einem mittleren Durchmesser von 1,7 mm erhalten, wobei kein Staubanteil festzustellen war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Prillen einer Flüssigkeit, insbesondere einer Schmelze, durch Zerteilen der Flüssigkeit in gleichmäßig große Tröpfchen, wobei die Flüssigkeit durch eine Lochplatte geleitet wird, während auf sie vor Durchfluß durch die Lochplatte periodische Druckschwankungen in Durchflußrichtung ausgeübt werden, deren Frequenz in Abhängigkeit von der Austrittsgeschwindigkeit ν in m/sek und vom Lochdurchmesser d in mm angenähert der Beziehung