DE2645142A1 - Verfahren zur erzeugung von gemischten und zerstaeubten fluida und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens - Google Patents

Verfahren zur erzeugung von gemischten und zerstaeubten fluida und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

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DE2645142A1
DE2645142A1 DE19762645142 DE2645142A DE2645142A1 DE 2645142 A1 DE2645142 A1 DE 2645142A1 DE 19762645142 DE19762645142 DE 19762645142 DE 2645142 A DE2645142 A DE 2645142A DE 2645142 A1 DE2645142 A1 DE 2645142A1
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Description

PATENTANWÄLTE
Dr.-lng. Wolff
Γ 2645 142 HBartels
Ό Dipl.-Chem. Dr. Brandes
Dr.-lng. Held
Dipl.-Phys. Wolff
8 München 22, Thierschstraße 8
Tel.(089)293297
Telex 0523325 (patwo d) Telegrammadresse: Reg. Nr. 125 064 wolffpatent,münchen
Postscheckkonto Stuttgart 7211
(BLZ 60010070)
Deutsche Bank AG, 14/286 30
(BLZ 60070070)
Bürozeit: 8-12 Uhr, 13-16.30 Uhr
außer samstags
5. Oktober 1976 R/dö
Mitsubishi Precision Go. Ltd., 345» Kamimachiya, Kamakura-shi,
Kanagawa-ken, Japan
Verfahren zur Erzeugung von gemischten und zerstäubten Fluida und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
IQ9 849/0613
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Verfahren zur Erzeugung von gemischten und zerstäubten Pluida und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtung zum Mischen und Zerstäuben von aus Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern bestehenden Fluida, und zum Versprühen der gemischten und zerstäubten Fluida in Form eines Dispersionsstroms. Die Erfindung betrifft insbesondere ein Verfahren zum Mischen und Zerstäuben von Fluida in zwei separaten Verfahrensstufen und zum Versprühen der erhaltenen gemischten Fluida in Form eines Dispersionsstroms, und sie betrifft ferner eine Kombinationsdüseneinheit zur vorteilhaften Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung sind ferner auch geeignet zum feinen Zerstäuben einer Flüssigkeit oder eines Gases und Dispergieren der zerstäubten Flüssigkeit oder des zerstäubten Gases in einem Gas oder einer Flüssigkeit.
Zum Zerstäuben und Dispergieren von Fluida, insbesondere von Flüssigkeiten und Gasen, gibt es die verschiedensten Vorrichtungen, z. Bp einen Mechanismus, bei dem von einer Düse Gebrauch gemacht wird, einen Rotationsmechanismus, der sich einer Zentrifugalkraft bedient und einen Ultraschall-Vibrationsmechanismus, der elektrisch oder mechanisch Ultraschallvibrationen erzeugt. Ein unter Verwendung eines Düsenelements arbeitendes Verfahren ist die bequemste Methode zur Erzielung großer Mengen von Fluidumpartikeln mit Hilfe einfacher mechanischer Mittel. Bei Verwendung eines Düsenelements sind die beiden folgenden Methoden am gebräuchlichsten. Gemäß einem Hochdruckverfahren wird eine Flüssigkeit durch ein Düsenelement unter hohem Druck in ein Gas gesprüht. Gemäß einem davon verschiedenen Verfahrenstyp werden eine Flüssigkeit und ein Gas von separaten Düsenelementen unter hohem Druck versprüht und die versprühte Flüssigkeit und das versprühte Gas werden
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aufeinander prallen gelassen unter Erzielung eines gemischten Gas-Flüssigkeits-Sprühstrahls. Zur Durchführung jeder dieser Methoden ist es jedoch zur Förderung der Zerstäubung der Flüssigkeit notwendig, die Flüssigkeit oder die Flüssigkeit und das Gas von einigen Atmosphären auf einen sehr viele Atmosphären betragenden Druck zu bringen. Zahlreiche Nachteile resultieren auch daraus, daß die Flüssigkeit und das Gas aus feinen Düsenlöchern mit kleinem Durchmesser versprüht werden müssen. So wird z. B. in den feinen Düsenlöchern sehr leicht ein Verstopfen bewirkt, was zu einer Verminderung der Sprühwirkung führt, und das feine Loch unterliegt sehr leicht einem raschen Verschleiß unter Verminderung der betrieblichen Leistung. Ferner ist es mit üblichen bekannten Düsen sehr schwierig, durch Zuführung von mindestens zwei Flüssigkeiten zu einer Düse eine gemischte und zerstäubte Emulsion zu bilden.
Aufgrund dieses Standes der Technik besteht daher das Bedürfnis nach einem Verfahren und einer Vorrichtung zur einfachen und wirksamen Zerstäubung und Mischung von Fluida und zum Versprühen des Fluidumgemisch.es in Form eines Dispersionsstro— mes in eine gewünschte Richtung.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Mittel und Wege anzugeben, mit deren Hilfe Fluida unabhängig davon, ob es sich um Gase, Flüssigkeiten oder Pulver handelt, in zwei verschiedenen Stufen gemischt und zerstäubt werden können unter Erzielung eines vollständig zerstäubten Fluidumgemisch.es, und wobei dieses zerstäubte Fluidumgemisch versprüht und dispergiert werden kann in einen außerhalb gelegenen Raum, der von einer Flüssigkeit oder einem Gas eingenommen wird.
Ziel der Erfindung ist ferner die Schaffung einer Kombinationsdüseneinheit, in welcher/einen großen Versprühhohlraum aufweisenden Düsenelemente in solcher Weise miteinander verbunden sind, daß ein stufenweises Mischen und Zerstäuben von Fluida
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gefördert wird und das Fluidumgemisch in einem beliebigen Verteilungswinkel versprüht und dispergiert werden kann.
Ziel der Erfindung ist ferner die Schaffung einer derartigen Kombinationsdüseneinheit, die relativ einfach herstellbar ist durch mechanische Spanabheb- und Zusammenbauoperationen, und die Pluida in wirksamer Weise zu mischen und zu zerstäuben vermag und zum Versprühen des fein zerstäubten Fluidumgemisch.es bei hoher Wirksamkeit in Form eines Dispersionsstromes befähigt ist.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Erzeugung eines Stroms von mindestens zwei gemischten und zerstäubten, aus Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern bestehenden Fluida, das dadurch gekennzeichnet ist, daß man
a) einen ersten, durch eine Leitung zugeführten Fluidumstrom in einen Strömungsdurchlaß mit einer ersten konvergierenden Fließzone und einer mit dieser an einem Ende ineinander übergehend verbundenen divergierenden Fließzone richtet unter Erzeugung eines Niederdruckstroms des ersten Fluidums in dem Strömungsdurchlaß,
b) mindestens einen zweiten Fluidumstrom in den Niederdruckstrom des ersten Fluidums einführt unter Bewirkung eines ersten Mischeffekts des ersten und zweiten Fluidums sowie eines ersten Zerstäubungseffekts des gebildeten Fluidumgemisches in dem Strömungsdurchlaß,
c) den Strom des Fluidumgemisch.es aus dem Strömungsdurchlaß in einen weiteren Strömungsdurchlaß mit einer zweiten konvergierenden Fließzone leitet unter Beschleunigung der Fließgeschwindigkeit des Fluidumgemisches,
d) den Strom des Fluidumgemisches aus der zweiten konvergierenden Fließzone des weiteren Strömungsdurchlasses mit hoher Geschwindigkeit gegen eine auf der stromabwärts gelegenen Seite der zweiten konvergierenden Fließzone angeordnete Reflexionsvorrichtung spritzt unter Aufprall des
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Hochgeschwindigkeitsstroms des Fluidumgemisch.es auf der Reflexionsvorrichtung und Erzeugung eines von dieser reflektierten Reflexionsstroms des Fluidumgemisches, e) den Reflexionsstrom des Fluidumgemisches zusammenprallen läßt mit einem aus der zweiten konvergierenden Fließzone später ausgespritzten Hochgeschwindigkeitsstrom eines nachfolgenden Pluidumgemisch.es unter Bewirkung eines zweiten Misch- und Zerstäubungseffekts des Fluidumgemisches, während dieses im Bereich eines die Reflexionsvorrichtung umgebenden Raums dispergiert wird.
Gegenstand der Erfindung ist ferner eine Fluidumversprüh-Kombinationsdüseneinheit zur Erzeugung von mindestens zwei gemischten und zerstäubten, aus Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern bestehenden Fluida, die gekennzeichnet ist durch
- eine erste Düsenanordnung zur Bewirkung eines ersten Misch- und Zerstäubungseffekts der Fluida,
- eine zweite Düsenanordnung zum Spritzen der in der ersten Düsenanordnung gemischten und zerstäubten Fluida gegen eine stromabwärts gelegene Seite der Düse,
- eine Führungsleitung zum Leiten der in der ersten Düsenanordnung gemischten und zerstäubten Fluida zur zweiten Düsenanordnung,
- eine auf der stromabwärts gelegenen Seite der zweiten Düsenanordnung angeordnete Fluidumreflexionsvorrichtung zum Aufprallen der aus der zweiten Düsenanordnung gespritzten gemischten Fluida unter Bewirkung eines zweiten Misch- und Zerstäubungseffekts der gemischten Fluida, während diese von der Fluidumreflexionsvorrichtung dispergiert werden, und
- Mittel zum Verbinden der ersten und zweiten Düsenanordnung, der Führungsleitung und der Fluidumreflexionsvorriohtung miteinander.
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Wie ersichtlich, zeichnet sich die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit durch die Fähigkeit zum äußerst wirksamen Vermischen und Zerstäuben von Fluida und Versprühen des zerstäubten Fluidumgemisches in einem breiten Dispersionsstrom aus. Die Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung bietet sich daher z. B. für die folgenden Verwendungszwecke an:
(i) Wird die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit so angeordnet, daß das Sprühloch gegen ein Gas gerichtet ist, und werden eine oder mehrere Flüssigkeiten gemischt und zerstäubt und anschließend dispergiert und aus der Kombinationsdüseneinheit in das Gas eingespritzt, so ist die Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung z. B, verwendbar als eine Düse zum Zerstäuben eines flüssigen Brennstoffs oder als eine Düse zum Mischen und Zerstäuben von mindestens zwei Brennstoffen mit Wasser oder einer chemischen Zusatzflüssigkeit und zum Dispergieren und Versprühen des zerstäubten Gemisches. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit in der angegebenen Weise können Verbrennungsmaschinen, Gasturbinen und Motoren, in denen eine hochwirksame Verbrennung erfolgt und die nur zu einer geringen Umweltverschmutzung führen, sehr vorteilhaft hergestellt werden unter Verwendung der Düseneinheit nach der Erfindung. .
Da die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit ferner hochviskose niederklassige Brennstoffe oder Abfallöle zu zerstäuben vermag, ohne daß ein Verstopfen auftritt, können Verbrennungsmaschinen für qualitativ minderwertige Brennstoffe oder Abfallöle, Vorrichtungen zum Zerstäuben und Verbrennen verschiedener Abfallflüssigkeiten mit Brennstoffflüssigkeiten, und Vorrichtungen zum Zerstäuben und Versprühen von Abfall— flüssigkeiten allein in eine Brennkammer in vorteilhafter Weise hergestellt werden unter Verwendung der Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung.
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Da die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit ferner Flüssigkeiten prompt zu verdampfen und zu trocknen vermag durch feines Zerstäuben derselben, können Vorrichtungen zur Herstellung gleichförmig feiner Pulver aus Lösungen, und Vorrichtungen zum Zerstäuben und Versprühen von Wasser für Befeuchtungs- oder Kühlzwecke hergestellt werden unter Verwendung der Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung.
Wird die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit ferner in solcher Weise angeordnet, daß eine Flüssigkeit fein zerstäubt und in ein Gas gesprüht und in diesem dispergiert wird, so ist aufgrund der Tatsache, daß ein ausreichender Kontakt zwischen der Flüssigkeit und dem Gas erzielbar ist, die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit verwendbar als Mittel zum Sprühen des Wassers aus einem Fischzuchtbecken in Luft, Kontaktieren des Wassers mit Sauerstoff und Rückführung des sauerstoffreichen V/assers in das Becken, sowie als Mittel zur Entfernung von Chlorgas aus Stadtversorgungswasser durch Versprühen desselben in die Atmosphäre.
(2) Wird die erfindungsgemäße Fluidum-Kombinationsdüseneinheit in solcher Weise angeordnet, daß das Sprühloch gegen eine Flüssigkeit gerichtet ist und wird aus der Düseneinheit mindestens ein Gas in der Flüssigkeit in Form von feinen Bläschen dispergiert, so kann die Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung z. B. verwendet werden als Düsen einrichtung zur feinen Zerstäubung und Dispergierung von Luft oder Sauerstoff in einer Flüssigkeit. Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit für diesen Zweck ist deren Anwendung für eine Gas-Flüssigkeits-Kontaktoxidationssäule bei der Entschwefelung und Denitrifizierung von Abgasen möglich, oder als Mittel zum Lösen von Sauerstoff oder anderen Gasen in einer in einem Fermentationstank befindlichen Flüssigkeit, als Belüftungsmittel in der
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Abwasseraufbereitung oder Lösungsbehandlung, als Gasabsorptionsmittel und als Entgasungsmittel. Außerdem können unter Verwendung von mit Hilfe der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit erzeugten feinen Bläschen Trennvorrichtungen, die ein Anheben und Abtrennen von in Flüssigkeiten suspendierten Substanzen oder Öltropfen aus diesen Flüssigkeiten bewirken, und Vorrichtungen zum Ersatz von in Flüssigkeiten befindlichen Gasen durch ein anderes Gas, sowie Vorrichtungen zum Ersatz eines korrodierenden Gases durch Stickstoffgas im Meerwasser-Entsalzungsprozeß hergestellt werden unter Verwendung der Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung.
(3) Wird die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit in einer Flüssigkeit angeordnet und wird die Flüssigkeit mit einer anderen Flüssigkeit gemischt und zerstäubt, während die Flüssigkeit zur Düseneinheit rezyklisiert und das zerstäubte Flüssigkeitsgemisch in die Flüssigkeit di^spergiert und eingespritzt wird, so ist eine Vorrichtung zum wirksamen Vermischen von mindestens zwei Flüssigkeiten unter Verwendung der Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung herstellbar.
(4) Wird das Fluidumgemisch-Versprühloch der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit gegen ein Gas gerichtet und . die Düseneinheit in solcher Weise angeordnet, daß mindestens ein Pulver aus der Kombinationsdüseneinheit dispergiert und eingespritzt wird, so ist es möglich, das Pulver zu zerstäuben, Pulverpartikel gleichmäßig zu verteilen und mindestens zwei Pulver homogen miteinander zu vermischen. So können z. B, eine Vorrichtung zur Erzeugung feiner homogener Pulver durch Einsprühen und Dispergieren eines heterogenen Pulvers zusammen mit einem Gas aus der Kombinationsdüseneinheit, sowie eine Vorrichtung zum Sprühmischen von mindestens zwei Pulvern in vorteilhafter V/eise hergestellt werden.
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Die Erfindung wird durch die beigefügte Zeichnung näher veranschaulicht, in der darstellen:
Figur 1 einen Längsquerschnitt einer erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ,
Figur 2 einen Querschnitt längs der Linie 2-2 in Figur 1,
Figur 3 und 4 Querschnitte, die die Dispersionsströmungslinien des Fluidumgemisches am vorderen Ende der in Figur 1 dargestellten Fluidumversprüh-Kombinations— düseneinheit zeigen,
Figur 5 einen Längsquerschnitt einer modifizierten Ausführungsform der in Figur 1 dargestellten Kombinationsdüseneinheit,
Figur 6 einen Längsquerschnitt einer erfindungsgemäßen Fluidumversprüh-Kombinationsdüseneinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform,
Figur 7 einen Querschnitt längs der Linie 7-7 in Figur 6,
Figur 8 ein Schaubild einer Anwendungsform der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit, und
Figur 9 eine schematische Ansicht einer weiteren Anwendungsform der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit.
Gemäß der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit ist eine erste Vormischdüse 11 mit einem Schraubgewindeteil 12 versehen, der mit einem (nicht gezeigten) Fluidumfließleitungsrohr verbunden werden kann, und es liegt ein konisch konvergierender Durchlaß 14 vor zur Beschleunigung eines Fluidums F.,
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das aus einem Fluidumseinlaß 13 zufließt, und ferner Hegt ein konisch divergierender Durchlaß 15 vor, der konzentrisch mit dem konvergierenden Durchlaß 14 angeordnet ist. Mindestens eine Fluidumzuführö'ffnung 17 mit einem Durchmesser do ist an einer Stelle vorgesehen, die vom Minimum-Durchmesserteil 16, dessen Durchmesser d.. ist, in Richtung Durchlaß 15 etwas verschoben ist (in Figur 1 sind zwei Fluidumzuführöffnungen 17 gezeigt, die einander im Abschnitt der Kombinationsdüseneinheit gegenüber liegen). Es wird bevorzugt, diese Fluidumzuführöffnung senkrecht auf die Mittelachse des konvergierenden Durchlasses·14 und des divergierenden Durchlasses 15 anzuordnen, wie dies in Figur 1 gezeigt wird. Eine Zuführleitung 17a ist in der Fluidumzufuhröffnung 17 fest montiert. Ein Führungshohlzylinder 18 ist am Durchlaß 15 der ersten Vormischdüse 11 angebracht zur Führung des vom Durchlaß 15 ausgestoßenen gemischten und zerstäubten Fluidums. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist der Führungszylinder 18 in Form einer zylindrischen linearen Röhre mit einer kreisförmigen hohlen Fließpassage ausgebildet. Eine zweite Fluidummischdüse 21 mit einem konisch konvergierenden Teil 19 und einem kreisförmigen Fluidumgemisch-Versprühloch 20 eines Durchmessers d-, ist am Vorderende des Führungszylinders 18 vorgesehen. Der Führungszylinder 18 ist mit der ersten Düse 11 mit Hilfe eines Außen- bzw. Innengewindes 22 verbunden. Gemäß der gezeigten Ausführungsform ist die zweite Düse 21 integral am Vorderende des Führungszylinders 18 gebildet. Gewünschtenfalls können der Führungszylinder 18 und die zweite Düse 21 als separate Einzelteile ausgebildet und mit Hilfe einer Schraubanordnung miteinander verbunden sein. Das Fluidumgemisch-Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 ist koaxial mit der Öffnung 15 der ersten Düse 11 angeordnet. Eine praktisch zylindrische Fluidumreflexionsvorrichtung 24, die mit einem kreisförmigen Reflexionshohlraum 23 eines Innendurchmessers d. versehen ist, ist vor dem Versprühloch 20 und außerhalb desselben koaxial mit diesem angeordnet.
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Gemäß der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich die Fluidumreflexionsvorrichtung 24 längs der Mittelachse des Pührungszylinders 1& und sie wird getragen von einer Tragstange 23, die gehalten wird von Stützgliedern 26 und 27, von denen jedes drei Halterungsstege 25 aufweist, die sich in den Hohl— raumdurchlaß des Führungszylinders 18 radial zu diesem erstrecken, wie dies in Figur 2 gezeigt wird. Die Fluidumreflexionsvorrichtung 24 ist an der Tragstange 28 mit Hilfe einer Schraube 29 in solcher Weise befestigt, daß nach Lockerung der Schraube 29 und Einstellung des Abstandes I1 vom Versprühloch 20, die Fiuidumreflexionsvorrichtung 24 an der Tragstange 26 mit Hilfe der Schraube 29 wieder befestigt werden kann. Wird der Abstand 1.. auf eine optimale Distanz eingestellt, wie dies weiter unten beschrieben wird, so erweist es sich als besonders vorteilhaft, einen (nicht gezeigten) Haiterungsring am Außenumfang der Fluidumref]exionsvorrichtung 24 so aufzupressen, daß die Schraube 29 bedeckt und das Lösen derselben verhindert wird und die Fiuidumreflexionsvorrichtung 24 auf der Tragstange 28 vollkommen fest sitzt. Wird eine geeignete Einkerbung oder Vertiefung an der Tragstange 28 vorgesehen, in die das vordere Ende der Schraube 29 eingreifen kann, so kann die Befestigung der Fiuidumreflexionsvorrichtung 24 an der Tragstange 28 noch weiter verbessert und sichergestellt werden. Da in der Kombinationsdüseneinheit des obigen Typs der Druck hydrodynamisch reduziert wird in dem divergierenden Durchlaß 15, aus dem das Fluidum P- mit hoher Geschwindigkeit ausgespritzt wird, werden gewünschte Mengen an zu mischenden und zu zerstäubenden Fluida Pg und F, aus der Fluidumzuf uhröffnung 17 in diese Zone verminderten Druckes durch die Zuflußsteuerventile 30 und 31 angesaugt, wodurch die Fluida F0 und F, mit dem Fluidum F.. gemischt und zerstäubt werden. Wird die Stellung der Fluidumzuführöffnung 17 so angeordnet, daß der Abstand I9 zwischen dem MinirnuTdurehmesser— teiL 16 und der Mittellinie der Fluidumzufünroffnung- 17 im Bereich von 1,5 x do bis 3 x d^ liegt, so können der Druck=
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reduktionseffekt und der Misch- und Zerstäubungseffekt am wirksamsten ausgenützt werden. Ist der Abstand Ip kleiner als 1,5 x d2 und die Fluidumzuführöffnung 17 näher am Minimumdurchmesserteil 16 angeordnet, so wird das mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Ausspritzen des Fluidums F.. gehemmt. Ist demgegenüber der Abstand I2 größer als 3 x d2 und die Lage der Fluidumzuführöffnung 17 dementsprechend übermäßig weit entfernt vom Minimumdurchmesserteil 16, so sind der Druckreduktionseffekt und der Misch- und Zerstäubungseffekt vermindert. Ist außerdem die erste Düse 11 in solcher Weise abgeschrägt, daß der Neigungswinkel etwa 10 ° im konischen konvergierenden Durchlaß 14 und etwa 7,5 ° im konisch divergierenden Durchlaß 15 beträgt, und beträgt der effektive Fließdurchlaß-Querschnittsbereich des Fluidumgemisch-Versprühloches 20 der zweiten Düse 21 (nämlich der Wert, der erhalten wird durch Subtraktion des Querschnittsbereichs der Tragstange 28 vom gesamten Querschnittsbereich des Versprühloches 20) das 1,5 bis 3>0-fache des Fließdurchlaß-Querschnittsbereichs des Minimumdurchmesserteils 16 des konvergierenden Durchlasses 14, so können der hydrodynamisch erfolgende Druckreduktionseffekt und der Misch- und Zerstäubungseffekt auf die höchsten Werte gesteigert werden. Ist der angegebene effektive Querschnittsbereich kleiner als das 1,5-fache des Querschnittsbereichs des Minimaldurchmesserteils 16, so wird der Innendruck der zweiten Düse 21 erhöht, und ist der effektive Querschnittsbereich größer als das 3-fache des Querschnittsbereichs des Minimumdurchmesserteils 16, so wird die Geschmeidigkeit des aus dem Versprühloch 20 ausgestoßenen Fluidumgemisch.es vermindert. In jedem dieser Fälle ist der Fluidummisch- und-zerstäubungseffekt vermindert.
Das Fluidumgemisch, das sich aus F^, F2 und F, zusammensetzt, die in der ersten Vormischdüse 11 gemischt und zerstäubt werden, wird durch den Führungszylinder 18 geleitet und die Fließgeschwindigkeit des Fluidumgemisches wird erhöht in dem konisch konvergierenden Teil 19, der so abgeschrägt ist, daß
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1?
er einen Neigungswinkel von etwa 7»5 ° hat· Das Fluidumgemisch wird sodann aus dem Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 mit hoher Geschwindigkeit ausgestoßen (die Versprühgeschwindigkeit kann praktisch gleich der Schallgeschwindigkeit sein) und es wird in das Innere des Reflexionshohlraums 23 der Fluidumreflexionsvorrichtung 24 in solcher Weise geschleudert, daß es gegen die Bodenwand des Hohlraums 23 prallt. Dadurch wird das Fluidumgemisch vom Reflexionshohlraum 23 als ein Reflexionsstrahlstrom reflektiert. Dieser reflektierte Strahlstrom prallt zusammen mit dem gemischten und zerstäubten Pluidum, das nachfolgend aus dem Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 ausgestoßen wird. In dieser Reflexions- und Aufprallzone findet daher die Misch- und Zerstäubungswirkung der zweiten Stufe statt, und das gemischte und zerstäubte Pluidum wird in ähnlicher Form wie ein offener Fallschirm kräftig zerteilt und dispergiert.
Ist die Pluidumreflexionsvorrichtung 24 in solcher Weise ausgestaltet und angeordnet, daß die Tiefe I^ des kreisförmigen Reflexionshohlraums 23 i/2 bis 1/3 des Innendurchmessers d. beträgt, und daß der Innendurchmesser d. das 0,8- bis 1,2-fache des Durchmessers d-, des Pluidumgemisch-Versprühloches 20 der zweiten Düse 21 ausmacht, und daß ferner der Maximumdurchmesser dj- der Pluidumreflexionsvorrichtung 24 kleiner ist als das 1,6-fache des Durchmessers d-, des Versprühloches 20, so kann die Wirkung des Reflektierens des Fluidumgemisch.es von der Pluidumreflexionsvorrichtung 24 und des Zusammenprallenlassens desselben mit dem später ausgestoßenen Fluidumgemisch erhöht werden und das Mischen und Zerstäuben des Pluidumgemisches kann noch weiter gefördert werden. Der Dispersionswinkel α des Fluidumgemisches ist einstellbar durch Erhöhung oder Erniedrigung der Größe der Reflexions- und Aufprallzone durch Änderung des Abstandes I1 zwischen dem Fluidumgemisch-Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 und der Pluidumreflexionsvorrichtung 24 in der oben beschriebenen Weise.
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264bU2 -V-
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Wird der Abstand I1 kleiner gemacht, so wird der Dispersionswinkel α erhöht, und wird 1. größer gemacht, so wird der Dispersionswinkel α erniedrigt. Soll der Dispersionswinkel α extrem erniedrigt werden oder soll der Dispersionswinkel über 180 ° ausgedehnt werden, so wird der Abstand 1. verkürzt, um den Dispersionswinkel cc so weit wie möglich zu erhöhen, und zusätzlich wird eine Dispersionswinkel-Steuervorrichtung 32, die auf das Vorderende der zweiten Düse 21 koaxial mit dieser angepaßt ist, nach rückwärts gezogen gegen die in der Axialrichtung stromaufwärts gelegene Seite. Wird die Dispersionswinkel-Steuervorrichtung 32 nach vorn gezogen gegen die Fluidumreflexionsvorrichtung 24, so wird der dispergierte Strom des Fluidumgemisch.es kräftig nach vorn abgelenkt und der Dispersionswinkel α wird vermindert. Wird demgegenüber die Dispersionswinkel-Steuervorrichtung 32 nach rückwärts bewegt, so wird eine Niederdruckzone Z1 hydrodynamisch gebildet im rückwärtigen Teil des dispergierten Stroms des Fluidumgemisches (vgl. Figur 3) und der dispergierte Strom wird nach rückwärts gesaugt, wie dies durch die Strömungslinie S^ der Figur 3 angedeutet ist. Die Dispersionswinkel-Steuervorrichtung 32 kann am Außenumfang der zweiten Düse 21 mit Hilfe einer Schraube 33 befestigt werden. Ist die Außenumfangskante des Fluidumreflexionshohlraums 23 in solcher Weise ausgestaltet, daß ein flanschähnlicher Vorsprung 34 mit einer zum Teil konischen Oberfläche vorliegt, so bildet sich, wie dies durch die Strömungslinie Sp in Figur 4 angedeutet ist, eine nach rückwärts gerichtete Strömung des Fluidumgemisches unter dem Einfluß einer Niederdruckzone Z2, die vor dem dispergierten Strom des Fluidumgemisches hydrodynamisch erzeugt wird.
Das heißt also, daß das Anbringen des flanschähnlichen Vorsprungs dazu dient, eine hydrodynamische Erzeugung einer aktiven Eieäerdruckzone rund um die Fluirlumreflexiorisvorrichtung 24 zu bewirken. In den Fällen, wo die erfindungsgemaße Kombinationsdüseneinheit in einer Verbrennungsvorrichtung aum Zernta\-te^ 'iv-.l Versprühen «in η π im vf:r:-rnf!r,e;vip>; flü^i^en
7 Q 9 f< /« η / Π β 1 ^
1Z 2645H2
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St?
Brennstoffs verwendet wird, ist der nach rückwärts gerichtete Strom des zerstäubten flüssigen Brennstoffs, der in der angegebenen V/eise gebildet wird, sehr wirksam zur Stabilisierung des Verbrennungsvorgangs. Der nach rückwärts gerichtete Strom aus zerstäubtem flüssigem Brennstoff ist ferner wirksam zur Herbeischaffung von genügend Luft für eine in der Verbrennungsvorrichtung ablaufende rasche Verbrennung, da der Umkehrstrom die Wirkung hat, Luft aus seiner Umgebung mit sich fortzureißen. Der Umkehrstrom des zerstäubten flüssigen Brennstoffs ist ferner in der Weise wirksam, daß er einen lokalen Temperaturanstieg in der Verbrennungsvorrichtung verhindert. In den Fällen, wo die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit zur Erzeugung feiner Blasen in einer Flüssigkeit zum Zwecke der Erzielung eines wirksamen Gas-Flüssigkeitskontakts eingesetzt wird, kann ein unter Rührwirkung erfolgendes Vermischen des Gases und der Flüssigkeit und ein Lösen des Gases in der Flüssigkeit wirksam gefördert werden. Es verdient ferner hervorgehoben zu werden, daß in der Kombinationsdüseneinheit des vorstehend beschriebenen Aufbaus die Durchmesser der Fluidumdurchlässe der ersten und zweiten Düse sehr viel größer sein können als bei üblichen bekannten, mit einer feinen Sprühdüse ausgestatteten Düsenelementen, und daß deshalb die Versprühwirkung merklich erhöht ist und das Auftreten von Verstopfungsproblemen in vorteilhafter V/eise ausgeschaltet wird.
Figur 5 zeigt eine Modifikation der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Ausführungsform und gemäß dieser Modifikation liegt die Fluidumreflexionsvorrichtung 24a in Form einer Prallplatte mit einer ebenen Oberfläche vor, die der zweiten Fluiriumversprühdüse 21 gegenüber liegt. Ferner wird gemäß der in Figur 5 dargestellten Ausführungsform eine erste Vormischdüse 11a gebildet, die einen zylindrischen Durchlaß 36 zwischen dem konisch konvergierenden Durchlaß 14a und dem konisch divergierenden Durchlaß 15a- hat. Wenn das Fluidum F^ mit hoher Geschwindigkeit in die erste Düse 11a eingeführt wird, erfolgt
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eine Verminderung des Druckes in dem zylindrischen Durchlaß 36, da der zylindrische Durchlaß 36 den kleinsten Querschnittsbereich aufweist. Die miteinander zu vermischenden Fluida Fp und F~ werden in das Fluidum F.. eingespritzt durch die Zuflußleitungen 17a, die gegen den zylindrischen Durchlaß 36 geöffnet sind. Die gemischten Fluida werden aus dem Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 ausgestoßen gegen die Fluidumreflexionsplatte 24a, so daß die Fluida zusammenprallen mit der ebenen Fläche und der spitzen Kante der Fluidumreflexionsplatte 24a. Dadurch werden die Fluida Dispersions- und Reflexionswirkungen durch die Fluidumreflexionsplatte 24a unterworfen. Die dispergierten und reflektierten Fluida prallen anschließend mit den später aus dem Versprühloch 20 ausgestoßenen Fluida und mit der spitzigen Endkante der zweiten Düse 21 zusammen. Dadurch werden die Fluida weiter miteinander vermischt und weiter zerstäubt während des Aufeinanderprallens.
Gemäß der in Figur 5 gezeigten Ausführungsform ist die Fluidumreflexionsplatte 24a in solcher Weise angeordnet, daß sie senkrecht auf die Längsachse der zweiten Düse 21 steht. Gewünscht enf alls kann die Fluidumreflexionsplatte 24a jedah in bezug auf die Längsachse der zweiten Düse 21 geneigt sein. Aufgrund einer derartigen Neigung können die aus dem Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 ausgestoßenen Fluida durch die Fluidumreflexionsplatte 24a in einer bestimmten angestrebten Richtung dispergiert werden.
Die Figuren 6 und 7, in denen gleiche Bezugszeichaen auf Elemente Bezug nehmen, die mit denen der Figur 1 identisch oder ähnlich sind, veranschaulichen eine weitere Ausgestaltung der Kombinationsdüseneinheit nach der Erfindung. Die in den Figuren 6 und 7 gezeigte Konstruktionsanordnung unterscheidet sich von der in Figur 1 und 2 gezeigten Ausgestaltung insofern, als die Halterungsstege 25» die Befestigungsglieder 26, 27 und die Tragstange 28 der Figuren 1 und 2 wegfallen und die Flui-
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29,
dumreflexionsvorrichtung 24b der Figur 6 von einem Halterungsrahmen 37 getragen wird. Die Fluidumreflexionsvorrichtung 24b ist so angeordnet, daß der Reflexionshohlraum 23 dem Fluidumgemisch-Versprühloch 20 der zweiten Düse 21 gegenüberliegt. Der Halterungsrahmen 37 umfaßt einen Trägerblock 39, der am Außenumfang des Führungszylinders 18 mit Hilfe einer Befestigungsschraube 40 befestigt ist, eine ringförmige Trägerplatte 38, die mit Paßsitz am Vorderende
,sich des Trägerblocks 39 montiert ist, Streben 41» die/von der ringförmigen Trägerplatte 38 nach vorn erstrecken, und eine kreisförmige Trägerplatte 42, die am Vorderende der Streben 41 befestigt ist. Ein Stutzen 43» der sich nach rückwärts zur zweiten Düse 21 erstreckt, ist in der Mitte der kreisförmigen Trägerplatte 42 befestigt und die Fluidumreflexionsvorrichtung 24b ist in das rückwärtige Ende des Stutzens 43 mit Hilfe eines an der Vorrichtung 24b befindlichen Schraub-, Stutzens 35 eingeschraubt. Die Fluidumreflexionsvorrichtung 24b ist somit abnehmbar am Trägerrahmen 37 montiert mit Hilfe einer diesen Schraubstutzen 35 umfassenden Verschraubungsanordnung. Ist daher der kreisförmige Reflexionshohlraum 23 nach langer Gebrauchszeit abgenutzt, so kann er durch einen neuen ersetzt werden und die Reflexionsvorrichtung 24b kann gegebenenfalls für Reparatur- oder Wartungszwecke abmontiert werden.
Wie ersichtlich, ist es aufgrund der Tatsache, daß die Flui— dumreflexionsvorrichtung 24b durch den außerhalb des Konstruk-
angeordneten Halterungsrahmen
tionskörpers der Kombinationsdüseneinheit 10/gehalten und abgestützt wird, möglich, die erste Düse 11, den Führungszylinder 18 und die zweite Düse 21 der Kombinationsdüseneinheit in der Weise auszugestalten, daß jeder der Strömungsdurchlässe dieser Bauteile als kompletter Hohlraum vorliegt. Demzufolge wird selbst dann, wenn dem ersten Fluidum F. ein faserartiges Material einverleibt ist, dieses faserartige Material in keinem dieser Strömungsdurchlässe festgehalten und Probleme wie
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Verstopfung und Blockierung können völlig ausgeschaltet werden. Gleichzeitig können die effektiven Querschnittsbereiche dieser Strömungsdurchlässe und des Fluidumversprühloches 20 vergrößert werden. Ferner können durch Einverleiben von Feststoffen verursachte Abriebschäden an in den Strömungsdurchlässen vorliegenden Bauteilen vollständig vermieden werden und eine lange Lebensdauer der Kombinationsdüseneinheit 10 kann daher garantiert werden. Außerdem kann in der Halterungsstruktur der Fluidumreflexionsvorrichtung 24b durch den Trägerrahmen 37 die Halterungsstabilität oder -festigkeit stark erhöht werden, und wenn die Außenfläche des Führungszylinders 13 als eine zylindrische Fläche ausgebildet und der Trägerblock 39 auf diese zylindrische Fläche fest sitzend angepaßt ist (vgl. Figur 7), und wenn die ringförmige Trägerplatte 38 und die kreisförmige Trägerplatte 42 mit dem Trägerblock 39 konzentrisch vereinigt sind, ist eine koaxiale Anordnung der Fluidumreflexionsvorrichtung 24b mit dem Fluidumversprühloch 20 der zweiten Düse 21 mit Sicherheit erzielbar. Es wird daher der vorteilhafte Effekt erzielt, daß das Fluidum gleichförmig um die Mittelachse der Kombinationsdüseneinheit 10 dispergiert wird. Der in den Figuren 6 und 7 gezeigte Trägerrahmen 37 ist nur als beispielhafte Ausführungsform angegeben und ähnlich vorteilhafte Effekte, wie sie vorstehend aufgezeigt wurden, sind auch dann erzielbar, wenn der Trägerrahmen 37 in verschiedenster Hinsicht modifiziert ist. Ferner kann durch Einstellen der Festklemmstellung des Trägerrahmens 37 durch die Befestigungsschraube 40 der Abstand zwischen der Reflexionsvorrichtung 24b und dem Fluidumversprühloch 20 entsprechend gewählt und festgesetzt werden.
Die folgenden Beispiele sollen die Erfindung näher erläutern.
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St,
Beispiel 1
Die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit 10 wurde als Brennstoffsprühdüse eines Feuerrohrkesselsystems vom Flammrohrtyp mit einer Verdampfungsrate von 0,3 Tonnen pro Stunde verwendet. Figur 8 zei^ sin Fließschema, das die verwendete Anordnung unter Einsatz der erfindungsgemäßen Kombina— tionsdüseneinheit 10 veranschaulicht.
Wasser (W) wurde mit 30 l/otd. Heizöl A und mit Luft (L) die auf 0,8 kg/cm G- komprimiert war, vermischt und das Gemisch wurde versprüht und verbrannt. Wurde das prozentuelle
Wasser
Verhältnis von - χ 100 auf 20, 25 oder 30 %
Wasser + öl
eingestellt, so wurde die Stickstoffoxidkonzentration im Abgas auf 80, 55 oder 40 ppm bei einem Sauerstoffgehalt von 3 fo vermindert. Wurden demgegenüber bei Verwendung einer üblichen bekannten Sprühdüse vom Hochdrucktyp als Brennstoffsprühdüse 30 l/Std. Heizöl A in analoger Weise verbrannt, so betrug die Stickstoffoxidkonzentration im Abgas 80 bis 120 ppm bei einem Sauerstoffgehalt von 3 fo.
Diese Ergebnisse zeigen klar, daß eine mit niedriger Umweltverschmutzung verbundene Verbrennung sehr wirksam durchführbar ist bei Verwendung der Kombinationsdüseneinheit 10 nach der Erfindung.
Beispiel 2
Die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit 10 wurde als Brennstoffsprühdüse eines Doppelmantelwasserröhren-Boilersystems mit natürlicher Zirkulation, das eine Verdampfungsrate von 3 Tonnen pro Stunde aufwies, verwendet. Heizöl A (260 l/Std.) wurde zerstäubt und versprüht mit Dampf, der auf 2,8 kg/cm G
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as
komprimiert war, und Sekundärluft für die Verbrennung wurde aus einem Schlitz in Form eines dünnen Luftfilms bei einer Zuführrate von 60 m/sec gleichförmig in die Umgebung der Düseneinheit an einem Punkt, der etwa 200 mm vor dem Versprühloch 20 der Kombinationsdüseneinheit 10 lag, in solcher Weise zugeführt, daß der dünne Luftfilm parallel war zu der einem geöffneten Fallschirm ähnlichen konischen Fläche des in breitem Winkel dispergierten, aus der Kombinationsdüsenein— hext 10 ausgestoßenen zerstäubten Heizöls A. Auf diese Weise wurde die Verbrennung bewirkt, während ein effektives Vormischen von Heizöl A und Luft L und ein Kühlen der Flammen durchgeführt wurde.
Die Stickstoffoxidkonzentration im Abgas betrug 40 ppm bei einem Sauerstoffgehalt von 4 $. Bei Verwendung einer üblichen bekannten Hochdruckdüse als Brennstoffeinspritzdüse betrug die Stickstoffoxidkonzentration im Abgas 80 ppm bei einem Sauerstoffgehalt von 4 f°· Diese Ergebnisse lassen klar erkennen, daß der Zerstäubungseffekt des flüssigen Brennstoffs und der in breitem Winkel erfolgende Dispersionseffekt, wie siedurch die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit bewirkt werden, sich als äußerst vorteilhaft erweisen zur Erzielung einer mit geringer Umweltverschmutzung verbundenen Verbrennung.
Beispiel 3
Die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit wurde vertikal im Boden eines zylindrischen Gefäßes mit einem inneren Durchmesser von 500 mm und einer Höhe von 2000 mm angeordnet und in das Gefäß wurden 350 1 Natriumsulfitlösung eingebracht. Von der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit wurden 150 Nl/min. Luft und 30 l/min. Natriumsulfitlösung, die aus dem Gefäß durch mit Hilfe einer Pumpe bewirkte Zirkulation entnommen wurde, gemischt und zerstäubt, während sehr fein
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verteilte Luftbläschen auftraten, und das gemischte und zerstäubte Pluidum wurde in die im Gefäß befindliche Natriumsulfitlösung gesprüht und darin dispergiert, wodurch eine Gas-Plüssigkeitskontakt-Oxidation bewirkt wurde. Die erhaltene Oxidationsrate war etwa 2-mal so groß wie die mit Hilfe einer üblichen bekannten Belüfungsvorrichtung, die mit perforierten Platten versehen ist, erzielte Oxidationsrate. Diese vorteilhaften Ergebnisse sind damit erklärbar, daß der Durchmesser der von der erELndungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit 10 erzeugten Bläschen sehr klein ist, daß der Gas-Flüssigkeitskontaktbereich erhöht werden kann, daß feine Bläschen in einem breiten Dispersionswinkel verteilt werden können und daß der Gas—Flüssigkeitskontakt sehr wirksam bewirkt werden kann.
Beispiel 4
Die erfindungsgemäße Kombinatxonsdüseneinheit 10 wurde vertikal am Boden eines Gefäßes mit einem inneren Durchmesser von 300 mm und einer Höhe von 2000 mm angeordnet und in das Gefäß wurden 100 1 einer (bei 55 0C gehaltenen) Abfallemulsion, bestehend aus einer alkalischen Entfettungslösung (E), wie sie üblicherweise in Maschinenherstellungs- oder Automobilherstellungsprozessen verwendet wird, und aus 1,5 $ darin enthaltener Öle, eingebracht. Von der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit 10 wurden INI/min. Luft (L) und 15 l/min. Abfallemulsion, die aus dem Gefäß durch mit Hilfe einer Pumpe bewirkte Zirkulation entnommen wurde, gemischt und in die in dem Tank befindliche Abfallemulsion eingesprüht unter gleichzeitiger Einleitung sehr feiner Luftblasen, wodurch an den Luftblasen haftende Öltropfen zum Aufsteigen gezwungen und damit von der Abfallemulsion abgetrennt wurden. Auf diese Weise wurde der Ölgehalt auf unter 0,1 # gesenkt und die vom Öl befreite Flüssigkeit konnte erneut als Entfettungslösung verwendet werden. Bei Verwendung eines üblichen bekannten Zentrifugalseparators zur Abtrennung von Ölen aus der obigen Abfallemulsion erwies
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sich die Anwendung einer Beschleunigung von 8000 bis 10 000 G als erforderlich, was stark erhöhte apparative Ausstattungskosten mit sich bringt. Ferner war die Verarbeitungskapazität einer derartigen bekannten Vorrichtung sehr viel geringer als diejenige der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit 10. Damit wurde der Beweis erbracht, daß die erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheit 10 zur Abtrennung von Ölen und dergleichen aus Abfallflüssigkeiten sehr wirksam ist.
Figur 9 gibt eine schematische Ansicht der Anordnung der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit 10 zur Durchführung der in den Beispielen 3 und 4 beschriebenen Verfahren wieder. In bezug auf Beispiel 4 bedeuten in Figur 9E= alkalische Entfettungslösung, B = Blasen, D = Dispersionsstrom der zerstäubten Lösung und L = Luft.
Dem Fachmann sind zahlreiche im Rahmen der Erfindung liegende Modifikationen der Anordnung und Ausgestaltung von Bauteilen der erfindungsgemäßen Kombinationsdüseneinheit geläufig. So kann z. B. die erste Düse mit der zweiten Düse durch eine geeignete Rohrleitung verbunden sein statt durch den angegebenen Fluidumführungszylinder. Ferner können gewünschtenfalls mehrere erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheiten parallel zueinander angeordnet sin, um auf diese Weise den Misch- und Zerstäubungseffekt in verschiedenen der angegebenen Anwendungsoperationen zu erhöhen. Ferner können mehrere erfindungsgemäße Kombinationsdüseneinheiten in einem tiefen Fluidumtank in Reihe angeordnet werden, so daß die Misch- und Zerstäubungsoperationen und die Dispersionsoperation in einer Mehrstufen-Verfahrensweise erfolgt.
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Claims (12)

  1. Patentansprüche
    Verfahren zur Erzeugung eines Stroms von mindestens zwei gemischten und zerstäubten, aus Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern bestehenden Pluida, dadurch gekennzeichnet, daß man
    a) einen ersten, durch eine Leitung zugeführten Fluidumstrom in einen Strömungsdurchlaß mit einer ersten konvergierenden Fließzone und einer mit dieser an einem Ende ineinander übergehend verbundenen divergierenden Fließzone richtet unter Erzeugung eines Niederdruckstroms des ersten Fluidums in dem Strömungsdurchlaß,
    b) mindestens einen zweiten Fluidumstrom in den Niederdruckstrom des ersten Fluidums einführt unter Bewirkung eines ersten Mischeffekts des ersten und zweiten Fluidums sowie eines ersten Zerstäubungseffekts des gebildeten Fluidumgemisches in dem Strömungsdurchlaß,
    c) den Strom des Fluidumgemisches aus dem Strömungsdurchlaß in einen weiteren Strömungsdurchlaß mit einer zweiten konvergierenden Fließzone leitet unter Beschleunigung der Fließgeschwindigkeit des Fluidurcgemisches,
    d) den Strom des Fluidumgemisches aus der zweiten konvergierenden Fließzone des weiteren Strömungsdurchlasses mit hoher Geschwindigkeit gegen eine auf der stromabwärts gelegenen Seite der zweiten konvergierenden Fließzone angeordnete Reflexionsvorrichtung spritzt unter Aufprall des Hochgeschwindigkeitsstroms des Fluidumgemisches auf der Reflexionsvorrichtung und Erzeugung eines von dieser reflektierten Reflexionsstroms des Fluidumgemisches,
    e) den Reflexionsstrom des Fluidumgemisches zusammenprallen läßt mit einem aus der zweiten konvergierenden Fließzone später ausgespritzten Hochgeschwindigkeitsstrom eines nachfolgenden Fluidumgemisches unter Bewirkung
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    eines zweiten Misch- und Zerstäubungseffekts des Fluidumgemisch.es, während dieses im Bereich eines die Reflexionsvorrichtung umgebenden Raums dispergiert wird.
  2. 2. Verfahren zum Zerstäuben und Versprühen eines aus Gasen, Flüssigkeiten ader Pulvern bestehenden Pluidums in Form eines Dispersionsstroms, dadurch gekennzeichnet, daß man
    a) einen Strom des Fluidums aus einem Fluidumeinspeisdurchlaß mit hoher Geschwindigkeit in eine erste konvergierende Fließzone und anschließend in eine divergierende Fließzone einführt, so daß der Fluidumstrom einem die Zerstäubung des Fluidums bewirkenden Druckwechsel unterliegt,
    b) den Strom des zerstäubten Fluidums in eine zweite konvergierende Fließzone leitet zur Beschleunigung der Fließgeschwindigkeit desselben,
    c) den Strom des zerstäubten Fluidums aus der zweiten konvergierenden Fließzone mit hoher Geschwindigkeit gegen eine auf der stromabwartsgelegenen Seite der zweiten konvergierenden Fließzone angeordnete Reflexionsfläche spritzt unter Aufprall des Hochgeschwindigkeitsstroms des zerstäubten Fluidums auf der Reflexionsfläche und Erzeugung eines von dieser reflektierten Reflexionsstroms des zerstäubten Fluidums, und
    d) den Reflexionsstrom des zerstäubten Fluidums zusammenprallen läßt mit einem aus der zweiten konvergierenden Fließzone später ausgespritzten Hochgeschwindigkeitsstrom des nachfolgenden Fluidums unter weiterer Zerstäubung des zerstäubten Fluidums und Erzeugung eines Dispersionsstroms desselben.
  3. 3. Fluidumversprüh-Kombinationsdüseneinheit zur Erzeugung von mindestens zwei gemischten und zerstäubten, aus Gasen, Flüssigkeiten oder Pulvern bestehenden Fluida gemäß Ansprüchen und 2, gekennzeichnet durch
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    - eine erste Düsenanordnung zur Bewirkung eines ersten Misch- und Zerstäubungseffekts der Fluida,
    - eine zweite Düsenanordnung zum Spritzen der in der ersten Düsenanordnung gemischten und zerstäubten Fluida in Richtung der stromabwärts gelegenen Seite der Düse,
    - eine Führungsleitung zum Leiten der in der ersten Düsenanordnung gemischten und zerstäubten Fluida zur zweiten Düsenanordnung,
    - eine auf der stromabwärts gelegenen Seite der zweiten Düsenanordnung angeordnete Fluidumreflexionsvorrichtung zum Aufprallen der aus der zweiten Düsenanordnung gespritzten gemischten Fluida unter Bewirkung eines zweiten Misch- und Zerstäubungseffekts der gemischten Fluida, während diese von der Fluidumreflexionsvorrichtung dispergiert werden, und
    - Mittel zum Verbinden der ersten und zweiten Düsenanordnung, der Führungsleitung und der Fluidumreflexionsvorrichtung miteinander.
  4. 4· Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die erste Düsenanordnung einen konisch konvergierenden Durchlaß, einen mit diesem konzentrisch verbundenen konisch divergierenden Durchlaß und mindestens eine im Bereich des konisch divergierenden Durchlasses vorgesehene Fluidumzuführöffnung aufweist, und daß die zweite Düsenanordnung einen konisch konvergierenden Durchlaß aufweistβ
  5. 5. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidum-Führungsleitung einen Hohlzylinder umfaßt, der die erste und zweite Düsenanordnung koaxial miteinander verbindet.
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  6. 6. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumzuführöffnung senkrecht zur Mittelachse der ersten Düsenanordnung angeordnet ist.
  7. 7. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausspritzöffnung des konisch konvergierenden Durchlasses der zweiten Düsenanordnung ein Öffnungsbereich aufweist, das 1,5 bis 3»0 mal größer ist als das
    Minimumöffnungsbereich des konisch konvergierenden Durchlasses der ersten Düsenanordnung.
  8. 8. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumzuführöffnung der ersten Düsenanordnung in solcher Weise angeordnet ist, daß der Axialabstand, gemessen vom Minimaldurchmesserende des konisch konvergierenden Durchlasses bis zur Mittelachse der Fluidumzuführöffnung, 1,5 bis 3 mal größer ist als der Durchmesser der Fluidumzuführöffnung.
  9. 9. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumreflexionsvorrichtung aus einem praktisch zylindrischen Bauteil besteht, das an dem der
    zweiten Düsenanordnung gegenüberliegenden Ende mit einem kreisförmigen Hohlraum versehen ist, in den die Fluida
    aus der zweiten Düsenanordnung gespritzt werden.
  10. 10. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß das zylindrische Bauteil an seinem dem Hohlraum zugewandten Ende mit einem flanschähnlichen Vorsprung versehen ist zur Erzeugung einer Niederdruckzone rund um das zylindrische Bauteil, wenn die Fluida aus der zweiten Düsenanordnung verspritzt werden.
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  11. 11, Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Maximumdurchmesser d,- des zylindrischen Bauteils, der Innendurchmesser d, und die Tiefenabmessung 1, des kreisförmigen Hohlraums, und der Durchmesser d^ des Spritzöffnungsendes der zweiten Düsenanordnung miteinander in einer Beziehung stehen, die durch die folgenden Formeln wiedergegeben wird:
    d5 = 1,6 d3, 0,8 d3 = d4 = 1,2 d3, und 1/3 d3 = I3 ^1/2 CL3.
  12. 12. Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel eine Trägerrahmenanordnung zur Halterung der Fluidumreflexionsvorrichtung koaxial mit der zweiten Düsenanordnung aufweisen und die Trägerrahmenanordnung abnehmbar befestigt ist an der Außenfläche der zweiten Düsenanordnung oder der Fluidum-Führungsleitung.
    13· Kombinationsdüseneinheit nach Anspruh 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Fluidumreflexionsvorrichtung abnehmbar und schraubbar verbunden ist mit der Trägerrahmenanordnung.
    14· Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungsmittel eine Tragstange aufweisen, die sich längs der Mittelachse der zweiten Düsenanordnung erstreckt und an der die Fluidumreflexionsvorrichtung beweglich montierbar ist.
    15· Kombinationsdüseneinheit nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet, daß sie eine hohle ringförmige Dispersionswinkeleinstellvorrichtung aufweist, die auf der zweiten Düsenanordnung montiert und axial beweglioh ist zur Einstellung eines Winkels, in welchem die Fluida aus der zweiten Düsenanordnung verspritzt werden.
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DE2645142A 1976-05-27 1976-10-06 Sprühdüseneinheit zur Zerstäubung fluider Stoffe Expired DE2645142C2 (de)

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