DE2633216C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Sprühen einer Flüssig­ keit mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Patentanspruches 1 sowie eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfah­ rens.

Ein derartiges Verfahren und eine entsprechende Vorrichtung sind aus der GB-PS 6 94 185 bekannt. Dort geht es um das Auf­ sprühen von Farben, Lacken, thermoplastischen Kunststoffen, geschmolzenen Metallen oder anderen korrosionsfesten oder iso­ lierenden Materialien bei hohen Temperaturen auf eine Oberflä­ che. Die Oberfläche soll mit diesen Materialien beschichtet werden. Bei dem bekannten Verfahren kommt es wesentlich darauf an, das aufgesprühte Material in Tropfen möglichst kleiner Größe zu verteilen. Die Materialien sollen also fein zerstäubt werden. Hierzu sind besondere Zerstäubungsmittel vorgesehen. Bei der bekannten Vorrichtung wird das zu versprühende Material als relativ kompakter Strahl aus einer Düse abgegeben und dann in eine Vielzahl extrem feiner Sprühtröpfchen verwandelt, so daß eine große Wärmemenge und viel Material auf die zu be­ schichtende Oberfläche gelangt. Bei der bekannten Vorrichtung dienen die heißen Gase dazu, das zu versprühende Material in möglichst flüssigem Zustand zu halten. Die heißen Gase werden entweder auf die zu beschichtende Oberfläche oder gegen das Sprüh-Material gerichtet. Entscheidend dabei ist, daß der mög­ lichst heiße Zustand der möglichst fein verteilten Sprüh- Tröpfchen unmittelbar beim Auftreffen auf die Oberfläche ge­ währleistet ist. Deshalb werden die heißen Gase in einem Be­ reich in Kontakt mit der Flüssigkeit gebracht, in dem diese bereits in feine Tröpfchen aufgelöst ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Sprühen einer Flüssigkeit in Tropfenform auf Oberflächen anzu­ geben, bei dem verhältnismäßig große Sprüh-Tröpfchen gebildet werden, so daß ein Abtreiben der Tröpfchen aufgrund von Luft­ strömungen erschwert ist.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfah­ rens ist im Patentanspruch 4 beschrieben.

Bevorzugt wird die Erfindung in der Landwirtschaft oder im Gar­ tenbau eingesetzt, um landwirtschaftliche oder gartenbauliche Sprühungen, wie toxische Chemikalien oder Düngemittel, vorzu­ nehmen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer entsprechenden Vorrichtung sind in den Unteransprü­ chen gekennzeichnet.

Heiße Gase fallen beispielsweise beim Verbrennen eines Kraft­ stoffes an. Insbesondere bei Sprühungen für landwirtschaftliche Zwecke können die heißen Gase dem Auspuff des Motors eines Traktors entnommen werden, auf dem eine Sprühvorrichtung mon­ tiert ist.

Es wurde beobachtet, daß bei Anwesenheit heißer Verbrennungs­ gase, beispielsweise einer Mischung von Gasen mit Wasserdampf, das Zusammenbrechen der Sprühschicht sehr nahe der Düse er­ folgt, jedenfalls wesentlich näher als wenn keine heißen Gase im Bereich der Öffnung in Kontakt mit der dünnen Sprühschicht gebracht werden. Das rasche Zusammenbrechen der Sprühschicht ist auch deshalb vorteilhaft, weil das Sprühen mit relativ ge­ ringen Drücken geschehen kann.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Sprühkopf mit einer Wirbeldüse, der Heißgas von außen zugeführt wird,

Fig. 2 einen ähnlichen Sprühkopf mit einem umhüllenden Mantel zur Zufuhr des Heißgases,

Fig. 3 einen abgeänderten Sprühkopf mit von innen erfolgender Zufuhr des Heißgases,

Fig. 4 einen der Fig. 3 ähnlichen Sprühkopf mit einer inneren Heißgasleitung, die ein Austreten der Heißgasatmosphäre innerhalb der Sprühschicht ermöglicht,

Fig. 5 teilweise in auseinandergezogener Dar­ stellung eine Ausführungsform eines Heißgasgenerators, wie er mit dem Sprühstab einer herkömmlichen Sprüheinrichtung verwendet werden kann und

Fig. 6 eine Kombination aus Wirbeldüse und Heißgas­ zufuhr zum Inneren der konischen Sprühschicht. Diese Ausführungsform eignet sich besonders gut zum Sprühen von einer flugzeug­ getragenen Ausrüstung.

Fig. 7 bis 9 zeigen verschiedene Formen von Ummantelungen, die an Sprühdüsen angebracht werden können, um heißes Gas von einer Zufuhrleitung aus in die Umgebung der Sprühschicht zu lenken.

In jedem der Beispiele der Fig. 1 bis 4 weist der Sprühkopf 1 eine Düse in einer Stirnwand 2 auf. In der Stirnwand ist eine entsprechend geformte Öffnung 3 ausgebildet, von deren Außen­ kante infolge der Anordnung von Wirbelschlitzen 5, die die Flüssigkeit von einer Vorratskammer 6 einer Wirbelkammer 7 zuleiten, eine dünne, konische Sprühschicht 4 abgegeben wird.

Im Fall der Fig. 1 wird der Sprühschicht 4 heißes Verbrennungs­ gas mittels einer als Zuführung dienenden Rohrleitung 8 zugeleitet. In einem speziellen Beispiel dieser Ausführungsform wurde ein zufriedenstellendes Sprühen unter Verwendung von Gasen aus einem Methanbrenner erreicht, die bei einer Tempera­ tur der Größenordnung von 300-400°C austreten, und bei Arbeiten mit einem Sprühdruck von etwa 1,4 kp/cm² oder weniger und unter Verwendung einer Standarddüse. Diese Anordnung ist besonders zur Verwendung an einem Mehrfach-Sprühträger geeignet, der an einem Traktor oder an einem Flugzeug mit möglicherweise not­ wendiger Abschirmung von Windströmungen montierbar ist, weil eine Rohrleitung vorgesehen werden kann, von der aus die er­ forderliche Anzahl Heißgasleitungen ausgehen.

Gemäß Fig. 5 wird ein Heißgasaus­ laß 20 mit einer üblichen Zufuhrleitung 21 verbunden, die an verschiedenen Stellen Luftzufuhren für Gasauslässe für jede Sprühdüse bildet. Der Auslaß 20 ist an einem Brenn­ kammerbereich 22 eines Brenners 23 gebildet, der eine Propan­ vordüse 24 aufweist. Propan wird durch die Einlaßleitung 25 zugeführt, die über eine flexible Leitung 26 an einen Vorrat von verflüssigtem Propan angeschlos­ sen ist, beispielsweise einen üblichen Hausbehälter. Der Brenner wird durch einen Zünder 27 vervollständigt, der von Kabeln 28, 28 a mit Strom versorgt wird. Das letztere Kabel 28 a ist über einen Metallstreifen 29 zum Brennergehäuse geerdet. Selbst­ verständlich können für den Brenner andere Gase verwendet werden; es kann nötig sein, stromoberhalb und stromunterhalb der Brenner­ düse Gewebe oder Geflecht anzubringen.

Der Heißgasauslaß 20 kann so angeordnet werden, daß er auf die Außenseite einer Sprühschicht gemäß Fig. 1 zeigt.

Es sollte darauf geachtet werden, daß die Gasgeschwindigkeit keine Werte erreicht, bei denen die Sprühschicht verformt wird. In diesem Fall nämlich können die kleinen Tröpfchen wieder auftreten. Bei einer Sprühung mit einer Standarddüse bei 1,4 kp/cm² oder weniger hat sich eine maximale Gasgeschwindigkeit von etwa 4 m/sec als vorteilhaft erwiesen. Es kann vorteilhaft sein, die Sprühschicht mit einer Kappe zu umgeben, wie in Fig. 7 bis 9 dargestellt. Jede Kappenform weist ein sich radial erstreckendes Anschlußrohr auf und hat ein Loch, mit dessen Rand die Kappe an der Sprühdüse befestigt wird. Gemäß Fig. 7 weist die Kappe eine flache Kreisscheibe mit einem rechtwinklig vorstehenden Rand­ flansch auf. Der Randflansch kann selbstverständlich tiefer als dargestellt sein. Gemäß Fig. 8 ist die Kappe konisch. Gemäß Fig. 9 weist sie zwei flache Scheiben auf, wobei das Loch in der Scheibe, die der Sprühdüsenbefestigung gegenüberliegt, größeren Durchmesser hat, um die Sprühschicht zu umgeben.

Als eine gegenüber der Fig. 1 abgeänderte Ausführungsform könnte die Rohrleitung 8 an eine gemeinsame Zufuhrvorrichtung ange­ schlossen werden, in die das Abgassystem eines Traktormotors oder eines Flugzeugmotors mündet. Eine solche gemeinsame Zufuhrvorrichtung kann eine Leitung sein, die in die er­ forderliche Lage gebracht werden kann und mit einem Sprüh­ stab eine einteilige Struktur bilden kann. Auf die thermi­ sche Isolierung einer solchen Zufuhrvorrichtung und ihrer Anschlüsse und Verbindungen ist zu achten. Die Wärmeisolierung ist noch wichtiger, wenn der Sprühstab an einer von einem Traktor gezogenen speziellen Sprühmaschine angebracht werden soll; die Länge der Leitung würde hier nämlich im Vergleich zu einer Anordnung eines Traktor getragenen Sprühstabs größer sein.

Das Zuleiten von Wasser oder Wasserdampf in die Abgasströmung ist bei den mageren Treibstoff- Luftgemischen von Vorteil, die in Traktor-Dieselmotoren nor­ malerweise verwendet werden.

In der Ausführungsform der Fig. 2 ist der Sprühkopf 1 von einem Mantel 9 umgeben, der an der Außenwand des Sprühkopfs an­ liegt und einen Anschluß 10 für die Zufuhr von heißem Verbren­ nungsgas in dem Raum zwischen dem Mantel 9 und dem Sprüh­ kopf aufweist. Das heiße Gas tritt durch eine Öffnung 11 aus, die mit der Abmessung der Sprühschicht 4 an der entsprechenden Stelle etwa vergleichbar ist. Dieser Mantel 9 hat eine ähnliche Wirkung wie der in Fig. 9 beschriebene; der Sprühkopf der Sprühdüse kann jedoch tiefer eingesetzt werden.

In der Anordnung der Fig. 3 ist innerhalb des Sprühkopfs 1 eine Röhre 12 vorgesehen; der Auslaß 13 der Röhre 12 ermöglicht das Einleiten heißer Verbrennungsgase innerhalb der Grenzen der Sprühschicht 4. Bei dieser Ausführungsform läßt der Auslaß 13 wahrscheinlich nur kleine Mengen heißen Gases durch, wodurch sich für manche Anwendungen Beschränkungen ergeben.

Die Ausführungsform der Fig. 4 ist der der Fig. 3 ähnlich; der Auslaß 14 der Röhre 12 aber erstreckt sich durch die Sprühöffnung 3 hindurch, so daß das heiße Verbrennungsgas innerhalb des von der Sprühschicht begrenzten Raums austritt. Bei dieser Ausführungsform können ein oder mehrere Schlitze am Ende des Auslasses 14 vorgesehen sein, um die Gasströmung direkt auf die Sprühschicht zu lenken; dies kann aber über­ flüssig sein, weil die Sprühschicht auch ohne die direkte Ab­ lenkung zusammenbricht. Bezüglich der Abmessung des Auslasses gilt das gleiche wie für die Ausführungsform der Fig. 3, so daß auch diese Ausführungsform für einige Anwendungen nicht geeignet sein kann.

Auf an Flugzeugen montierte, mit der Erfindung ausgerüstete Sprüheinrichtungen wurde zwar schon verwiesen, eine dafür be­ sonders geeignete Ausführungsform ist in Fig. 5 dargestellt.

Bei der Ausführungsform der Fig. 6 tritt eine konische Sprüh­ schicht 30 aus einer Düse 31 aus. Eine Rohrleitung 32 ist mit einem Brennerauslaß 33 verbunden. Die Rohrleitung 32 tritt durch die Sprühschicht hindurch und, falls erforderlich, kann ein isolierendes, keramisches Abdeckrohr 34 vorgesehen sein. Der Durchtritt des Rohrs 32 durch die Sprühschicht beeinflußt die Wirksamkeit der Sprühung nur wenig, weil es, selbst mit dem Abdeckrohr 34, relativ wenig Raum beansprucht. Die Isolierung vermeidet ein ungünstiges Abkühlen der heißen Gase, die aus dem freien Ende der Rohrleitung 32 in das Innere der Sprüh­ schicht austreten. Um die Neigung der versprühten Flüssigkeit zum Kondensieren auf dem Isolator und zur Bildung großer Tropfen zu vermeiden, ist der Isolator so geformt, daß er der Sprühschicht nur eine kleine Prallfläche bietet. Die Rohrleitung 32 kann auch derart geformt werden, daß sich ein längerer Bereich axial zur Sprühschicht erstreckt, so daß das Durchdringen der Sprühschicht in einer größeren Entfernung von der Düse erfolgt. Ein bloßes Abdecken des Isolators mit einer nicht benetzbaren Oberfläche ist zusätzlich möglich.

Möglicherweise aufgrund einer in bestimmtem Ausmaß erfolgen­ den Abschirmung des Auslasses der Rohrleitung 32 vom Einfluß von Wirbeln, die durch sich in Richtung der Sprühung bewegende starke Luftströmungen erzeugt werden, kann sich eine solche Anordnung zur Montage an einem durch die Luft bewegten Sprüh­ stab gut eignen. Falls nötig, kann eine zusätzliche Abschirmung durch einen Mantel 35 geschaffen werden, der vom Düsenkopf 31 getragen ist. Dieser Mantel 35 ist als ein von einer mit Flansch versehenen Scheibe 36 getragenes Gewebe dargestellt, das eine B. S.-Maschengröße von 29 und Drähte von 0,25 mm Durchmesser aufweist. Diese Ausführungsform ermöglicht ein wirk­ sames Sprühen in Luftströmungen mit einer Geschwindigkeit von etwa 175 km/h.

Es können geladene Teilchen in eine Gasströ­ mung eingeleitet werden, indem die Strömung durch eine elektri­ sche Funkenentladung oder in die Nähe eines elektrischen Licht­ bogens geleitet wird.

Die Temperatur des Gases, das als heiß bezeichnet wurde, braucht in manchen Fällen nur einige Grade, beispiels­ weise 30 bis 40°C, über der der unmittelbaren Umgebung der Düse zu liegen. Eine minimale Temperatur von 50°C ist in der Regel erforder­ lich.

Claims (8)

1. Verfahren zum Sprühen einer Flüssigkeit in Tropfenform auf Oberflächen, bei dem die Flüssigkeit einer Öffnung (3) zu­ geführt wird, aus der sie als dünne Sprühschicht (4; 30) aus­ tritt und sich danach in Tropfen auflöst, und bei dem ein heißes Gas zur ausgetretenen Flüssigkeit zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das heiße Gas im Bereich der Öffnung (3) in Kontakt mit der dünnen Sprühschicht (4; 30) gebracht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit mit einem Druck von nicht mehr als 2,1 kp/cm² austritt, vorzugsweise mit einem Druck von nicht mehr als 1,4 kp/cm².

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Auspuff-Gase eines Fahrzeuges mit Verbrennungsmotor als heißes Gas verwendet werden.

4. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens gemäß einem der Ansprüche 1-3 mit einem Sprühkopf (1), in dem eine Öffnung (3) ausgebildet ist, aus der die Flüssigkeit als dünne Sprühschicht (4; 30) austritt, und mit einer Zuführung (8; 32) für heißes Gas, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (8; 32) für heißes Gas benachbart der Öffnung (3) und der Sprühschicht (4; 30) mündet.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (1) mit einer beabstandeten Ummantelung (9) versehen ist, in der das heiße Gas zur Sprühschicht (4; 30) ge­ führt wird.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (9) mit einer Öffnungskante (11) bis nahe zur Sprühschicht (4) reicht.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführung (32) für heißes Gas in die konische Sprüh­ schicht (30) eindringt.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4-7, dadurch gekennzeichnet, daß eine Ummantelung (35) vorgesehen ist, die zumindest einen Teil der Sprühschicht (30) vor Luftströmungen schützt.