DE2611220A1

DE2611220A1 - Aerosolgenerator zur erzeugung einer suspension fuer pulverige oder faserige stoffe in der gasphase

Info

Publication number: DE2611220A1
Application number: DE19762611220
Authority: DE
Inventors: Christoph Dipl Phys Boose; Franz-Josef Moenig; Kvetoslav R Spurny
Original assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Current assignee: Fraunhofer Gesellschaft zur Forderung der Angewandten Forschung eV
Priority date: 1976-03-17
Filing date: 1976-03-17
Publication date: 1977-09-29
Also published as: DE2611220C2

Description

Aerosolgenerator zur Erzeugung einer Suspension für pulverige
oder faserige Stoffe in der Gasphase Die Erfindung betrifft ein Aerosolgenerator gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1. Aus der OS 1 557 016 ist eine Vorrichtung bekannt, mit der eine Vereinzelung der Feststoffteilchen aus einem Haufwerk erreicht werden soll. Die Feststoffkonzentration und Korngrößenverteilung der Suspension ist jedoch nicht regelbar.
Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beheben. Die Erfindung ist in den Ansprüchen angegeben. Das pulverige oder faserige Material bildet in dem Schwingbettzylinder eine feinaufgeschüttelte Schicht, durch die ein reiner trockener Gasstrom (z.B. Preßluft) fließt. Die Staub- und Aerosolproduktion wird in dem Generator durch einen dynamischen Gleichgewichtszustand zwischen der Desintegration und Reaglomeration der Pulver oder Fasern in der Oberflächenschicht des Schwingbettes geregelt. Durch die mechanische Schwingkraft werden die Kohäsionskräfte zwischen den Partikeln oder Fasern überwunden, so daß der luftstrom diese freigegebenen Einzelpartikel oder Einzelfasern mitnehmen kann.
Bild 1 zeigt eine schematische Darstellung dieses Aerosolgenerators. Der Plexiglaszylinder F hat einen Durchmesser von etwa 20 bis 100 cm und ist etwa 5 bis 20 cm hoch. Der Durchmesser des Zylinders ist abhängig von der verlangten Durchflußmenge (z.B. von 0,5 Liter/Min. bis 1 m3/Min.). Der Plexiglaszylinder ist von unten mit einer Mikroporösen Platte MF ausgestattet. Für diese Zwecke haben sich die üblichen Membranfilter mit einem Porendurchmesser von etwa 1,5 ym gut bewährt. Das Membranfilter wird mit einem Drahtnetz gestützt. Die Höhe der fein aufgeschüttelten Schicht aus Pulvern oder Fasern (Fließschwingbett) beträgt etwa 10 bis 100 mm (abhängig von dem Zylinderdurchmesser). Der Druckabfall (etwa 10 bis 100 mm WS) der Pulver- oder Faserschicht im Bett und des Membranfilters wird mit dem Manometer M2 gemessen. Der Buft-Volumenstrom L (Preßluft) wird mit dem Druckverminderer D geregelt (Manometer M1), mit Hilfe der Silikagelsäule g getrocknet und mit dem Schwebekörper-Durchflußmesser R1 gemessen.
Der Plexiglaszylinder F mit dem Pulver- oder Fasermaterial wird in einer Ebene senkrecht zu seiner Achse zu mechanischen Schwingungen (z.B. im Frequenzbereich etwa 15 bis 300 Hz und im Amplitudenbereich etwa 50 bis 3000 ym) angeregt.
Zur Erzeugung der nötigen Schwingungen wird ein Frequenzgenerator (RC) mit leistungsverstärker und Schwingerreger -EV und SE - benutzt. Die Schwinggeschwindigkeit . (auch die Amplitude) wird mit einem angekoppelten Schwinggeschwindigkeitsaufnehmer - SA und Spannungsmesser mV - gemessen.
Der Schwingbett-Aerosolgenerator arbeitet folgendermaßen: Nach der Füllung des Generators mit trockenem pulverigen oder faserigen Material werden zuerst die Schwingfrequenz und die Schwingamplitude eingestellt und dann wird der Volumenstrom geregelt. Die Eigenschaften (z.B. Konzentration und Teilchengrößenverteilung) des aus dem Generator fließenden Aerosols sind von den Betriebsbedingungen, besonders von der Schwingfrequenz und Schwingamplitude (also von der an die Partikel oder Fasern wirkenden Schwingkraft) abhängig.
Ein Fließschwingbett entsteht aus einer Pulver- oder Faserschicht mit hoher Porosität (über 90 %), durch welche ein Reingas durchfließt und an welche mechanische Schwingungen angelegt werden. Unter diesen Bedingungen kommt das Materialbett in einen "flüssigen und desintegrierten" Zustand. Die Einzelpartikel und Einzelfasern werden dann untereinander sehr schwach verbunden und können leicht mit dem luftstrom aus dem Bett ausgetragen werden. Da die Kohäsionskraft bei den Partikeln und bei den Fasern in dem Bett in der ersten Annäherung dem Teilchendurchmesser resp. der Faserlänge proportional ist, sind für die Freimachung der größeren Partikel und längeren Fasern auch größere Schwingkräfte nötig. In der Abhängigkeit von der Schwingfrequenz und Schwingamplitude ist es also möglich, bei diesem Generator die nötige Aerosolkonzentration und Teilchengrößenverteilung in bestimmten Größenbereichen zu wählen. (Selbstverständlich ist aber die Teilchengrößenverteilung des hergestellten Aerosols in der ersten Linie auch von der Größenverteilung des Ausgangsmaterials in dem Fließschwingbett abhängig). Diese Abhängigkeit (Konzentration und Teilchengrößenverteilungskurve des ausfließenden Aerosols als eine Funktion der Schwingfrequenz und Schwingamplitude) können nicht theoretisch vorhergesagt werden. Für jedes Ausgangsmaterial (z.B. Quarzstaub, Kohlenstaub, Talk, Asbestfasern, Glasfasern, organische Fasern u.s.w.) müssen solche Abhängigkeiten durchgemessen und die Kalibrationskurven hergestellt werden. Ein Beispiel solcher Abhängigkeiten bietet das Bild 2.
Es zeigt eine schematische Darstellung für die Abhängigkeiten zwischen der Teilchengrößenverteilung und den Schwingbedingungen bei der Zerstäubung von Fasern aus Amositasbest bei einer Frequenz von 20 Hz und bei den Amplituden 2340 ym (1), 1350 ym (2), 810 ym (3), 500 ym (4) und 270 ym (5). Mit der zunehmenden Schwingamplitude verschieben sich also die Verteilungsmaxima in der Richtung der größeren optischen Durchmesser (d0), die Verteilungskurven werden enger und die Häufigkeiten der Maxima wachsen. Auch die Aersolkonzentrationen sind stark von der Schwingfrequenz und Schwingamplitude beeinflußt. Bild 3 zeigt ein Beispiel der Abhängigkeit der Massenkonzentration (mg mS) bei einem Aerosol aus Chrysotilasbest von der Schwingamplitude (y). Die Schwingfrequenz betrug 30 Hz. Kurve (1) gilt für den Ohrysotil aus Kanada und die Kurve (2) für den Chrysotil aus Rhcdesier. Leerseite

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e 1. Aerosolgenerator zur Erzeugung einer Suspension für pulverige oder faserige Stoffe in der Gasphase, dadurch 0') g e k e n n z ei ohne t, daß ein Behältnis (X) für die Aufnahme der pulverigen oder faserigen Stoffe vorgesehen ist, daß dieses Behältnis von einem Gasstrom zur Erzeugung eines Fließschwingbettes durchströmt wird und daß Einrichtungen (SE, Rc) vorgesehen sind, mit denen mechanische Schwingungen auf das Behältnis und damit auf die zu zerkleinernden pulverigen oder faserigen Stoffe übertragen werden.
2. Aerosolgenerator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß Einrichtungen (SA, mV, M2) vorgesehen sind, mit deren Hilfe die Aerosolkonzentration und Deilchengrößenverteilung in Abhängigkeit von der Schwingfrequenz und Schwingamplitude einstellbar ist.