DE2733102A1 - Verfahren und vorrichtung zum zerstaeuben von fluessigkeiten - Google Patents

Verfahren und vorrichtung zum zerstaeuben von fluessigkeiten

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DE2733102A1
DE2733102A1 DE19772733102 DE2733102A DE2733102A1 DE 2733102 A1 DE2733102 A1 DE 2733102A1 DE 19772733102 DE19772733102 DE 19772733102 DE 2733102 A DE2733102 A DE 2733102A DE 2733102 A1 DE2733102 A1 DE 2733102A1
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Rolf Dr Germerdonk
Klaus Dipl Ing Holzer
Erhard Dr Schellmann
Martin Schweitzer
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F23D—BURNERS
    • F23D11/00—Burners using a direct spraying action of liquid droplets or vaporised liquid into the combustion space
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Description

Bayer Aktiengesellschaft 2733102
Λ-
Zentralbereich Palette, Marken uitd Li^eruen
5090 Leverkusen. H.iyerwerk
18. Juli 1977
Ki/eb
Verfahren und Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mittels einer Zerstäuberdüse innerhalb eines zwischen 0° und 70° kontinuierlich einstellbaren Zerstäuberwinkels. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens. Dabei wird von einem Düsenkörper mit einem axialen Flüssigkeitskanal ausgegangen, der mit einer Austrittsdüse verbunden ist und Drallelemente aufweist.
Bei vielen verfahrenstechnischen Aufgaben, wie z.B. Auswaschen von Gasen in einem Strahlapparat, Besprühen von Bahnen, Verbrennen von flüssigen Abfallbrennstoffen, müssen Flüssigkeiten in einen Gasraum hinein, als Vollkegelstrahl, d.h. gleichmäßig innerhalb eines vorgegebenen Raumwinkels fein zerstäubt werden, wobei der optimale Zerstäubungswinkel erst im Betrieb ermittelt werden kann, bzw. während des Betriebes nachgestellt werden muß.
Zu diesem Zweck sind bereits Zerstäuberdüsen im Handel, bei denen verschiedene Sprühwinkel durch geeignete Einbauten eingestellt, ,jedoch während des Betriebes nur in engen Grenzen (maximal 10°) geändert werden können. Dabei ändert sich aber dann auch der Durchsatz in der Düse.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine dazu geeignete Zerstäuberdüse zu entwickeln, die ohne Le A I8O68
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großen Aufwand eine kontinuierliche Verstellung des Sprühwinkels in weiten Grenzen (0° bis 70°) erlaubt. Die Stellvorrichtung muß dabei so beschaffen sein, daß der Sprühwinkel bei veränderten Betriebsbedingungen automatisch angepaßt werden kann.
Die.se Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die zu zerstäubende Flüssigkeit vor dem Eintritt in die Zerstäuberdüse in zwei Teilströme Q1, Q2 aufgeteilt wird, daß ein Teilstrom Q1 durch eine axiale Bohrung im Düsenkörper geleitet wird und nach dem Eintritt dieses Flüssigkeitsstrahles in eine zylindrische Drallkammer, der zweite Teilstrom Q2 aus mindestens einer senkrecht zur Achse orientierten und tangential in die Drallkammer einmündenden Bohrung überlagert wird und der resultierende vereinigte Flüssigkeitsstrahl anschließend eine zylindrische Verweilzeitkammer durchläuft und durch eine axiale Austrittsdüse als Vollkegelsprühstrahl verdüst wird, dessen Sprühwinkel durch Einregelung des Mengenstromverhältnisses Q1ZQ2 stufenlos verstellbar ist. Dabei kann die Gesamtmenge Q = Q + Q bei Einsatz von technisch üblichen Förderorganen, wie Kolbenpumpe, konstant gehalten werden.
Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens geht aus von einem Düsenkörper mit einem axialen Flüssigkeitskanal, einer damit verbundenen Austrittsdüse und Drallelementen.Sie ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Flüssigkeitskanal über eine axiale Bohrung in eine zylindrische Drallkammer mündet, die in eine mit der Austrittsdüse verbundene zylindrische Verweilkammer übergeht und daß ein zweiter Flüssigkeitskanal im Düsenkörper vorgesehen ist, der unter einem Winkel von maximal 90° zur Achse durch eine oder mehrere Offnungen tangential am Umfang der Drallkammer in diese einmündet.
Die Vorteile der Erfindung bestehen in erster Linie darin, daß zur Einstellung des Sprühwinkels keinerlei Veränderungen
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an dor Dii.jfn.;eonietrio vorgenommen werden müssen. Zur Einstellung äeij Cprühv.'inkels braucht Lediglich das Mengen:?tromverhältnis Q1ZQy verändert werden. Wird dieses Verhältnis so eingestellt, daß Qj + Q;J - konst., so bleibt auch der Durchsatz konstant.
Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausfünrungsbe i.spieles nälier beschi'ieben. Es zeigen
Figur 1 sehematiseh den Aufbau der Zerstäuberdüse und Figur 2 den Sprühwinkel als Funktion des Teilstromverhältnisses
Die wichtigsten Elemente der Zerstäuberdüse gemäß Fig. 1 sind der Düsenkörper 1 mit dem koaxialen Verschlußkörper 2, an den sich über einen Dichtungsring 3 eine Deckplatte H mit einer koaxialen Bohrung 5 anschließt. Die koaxiale Bohrung 3 iründet in eine zylindrische Drallkammer 6, die in eine Verweilkammer 7 übergeht. Die Austrittsdiise B ist auf die untere Stirnfläche der Verweilkammer 7 aufgesetzt und hat den in der Zeichnung angedeuteten Querschnitt. Es handelt sich dabei um ein käufliches Bauelement.
Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird durch den axialen Kanal 9 und den seitlichen Kanal 10 zugeführt. Der seitliche Flüssigkeitskanal lü mündet über eine Bohrung 12 senkrecht zur Achse 12 und tangential am Umfang der Drallkammer 6 ein. Die beiden Teilströme Q1 und Q2 vereinigen sich in der Drallkammer 6. Der vereinigte Mengenstrom durchläuft dann in einer schraubenförmigen Bewegung die Verweilkammer 7 und tritt nach dem Verlassen der Austrittsdüse 8 als Vollkegelsprühstrahl ins Freie. Der Sprühwinkel wird durch das Verhältnis der durch die Öffnungen 5 und 12 zufließenden Teilströme Q, und Q2 sowie die inneren drallbestimmenden Abmessungen der Austrittsdüse 8
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bestimmt. Das Verhältnis <4,Ai, der beiden Teilströme läßt sich durch die Ventile 14 und I^ einsteilen. Bei gegebenem Vordruck wird der Durchsatz woce?nt I ich von der Lichten Weite der Düsen 5 und 8 abhängen. Die Höhe der VerweiLkammer 7 muß dem Durchsatz sowie der drallbestin.nieri'lcn Geometrie der Düse 8 angepaßt sein.
Erfolgt der Flüssigkeitseintritt in die Austrittsdüse 8 ausschließlich durch die seitliche Öffnung 11? (Vent.il 14 geöffnet und Ventile I^ und K· geschlossen), so entsteht kein Vollkegelstrahl mehr, sondern ein Hohlkege!sprühstrahl, dessen Sprühwinkel durch die inneren Abmessungen mit Ausnahme der öffnung lj bestimmt ist. Fließt dagegen die Flüssigkeit nur durch den axialen Kanal (nur Ventil 15 geöffnet) und wird dann das Ventil 14 allmählich geöffnet, so schlagt die zunächst als Glattstrahl aus der Düse 8 aastretende Flüssigkeit in einen Vollkegelsprühstrahl um,dessen Sprilhwlnkel vom Verhältnis der Teilströme ^i/Qo abhängt.
Ausführungsbeispiel
axiale Bohrung ^ 0 - 2,'j nun
tangentiale öffnung 12 0 2,4 mm
Drallkammer 6 0 = 11,0 mm
Verweilkammer 7 0 =11,0 mm, Höhe 8 nun
kleinster 0 der = 3,4 mm. Austrittsdüse 8
Die Figur 2 zeigt für eine mit 5 bar Vordruck betriebene Zerstäuberdüse der obengenannten Abmessungen die Abhängigkeit des Sprühwinkels f von dem Teilstrommengenverhältnis Q2/Q.. Zwischen 70° und 80° geht der Vollkegelsprühstrahl allmählich in einen Hohlkegelsprühstrahl über. Der Durchsatz kann im Bereich von 300 - 700 l/h liegen.
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■AD
Λ-
L e e r s e i i e

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkelter. rritte_,:. ci.tior Zerstäuberdüse innerhalb eines zwischen 0° und 70° kontinuierlich einstellbaren Zerstäuberwinkels, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit vor dem Eintritt in die Zerstäuberdüse in zwei Teilströme Q1, Q2 aufgeteilt wird, daß ein Teilstro . Q. durch eine axiale Bohrung im Üüsenkörper geleitet wird und nach dem Eintritt dieses Flüssigkeitsstrahles in eine zylindrische Drallkammer,der zweite Teilstcom Q2 aus mindestens einer bis zu 90° zur Achse orientierten -m. tangential in die Drallkammer einmündenden öffnung überlagert wird und der resultierende vereinigte Flüssigkeitsstrahl inschließend eine zylindrische Verweilzeitkammer durchläuft und durch eine axiale Austrittsdüse als VoI ikt.-.-els'prühstrahl verdüst wird, dessen Sprühv/inkel durch Klare ;<.·.Lung de:; Mencenstromverhäitnisses Q./Q2 stufenlos verstellbar Ua.
2. Vorrichtung zur Durchfünrunu; dcd Verfahrens nach Anspruch 1, bestehend aus einem Düsenkürper· n.Lt üinein axialen Flüssigkeitskanal, einer damit verbundenen Au^trittsuüse und Drallelen.enten, dadurch gekennzeichnet, daß dev axiale Flüssigkeitskanal (^) über eine axiale Bohrung (o) Ln eine zylindrische Drallkamrner (ό) mündet, die in eine, mit der· Austrittsdüse (8) verbundene zylindrische Verweilkammer (7) überseht und daß ein zweiter Flüssigkeitskanal (10) im Düsenkörper (l) vorgesehen ist, der senkrecht zur Achse (13) durch eine oder mehrere öffnungen
(12) tangential am Umfang der Drallkammer (6) in diese einmündet.
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