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"Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Pulverisieren fester
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Stoffe durch Versprühen aus der flüssigen Phase" Die Erfindung bezieht
sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Pulverisieren fester
Stoffe durch Versprühen aus der flüssigen Phase in einen aufrechtstehenden luftgefüllten
rohrförmigen Raum sowie durch Verfestigen und Sammeln der Sprühteilchen. Sie erstreckt
sich sowohl auf die Behandlung von Stoffen, die sich durch Erwärmen verflüssigen
lassen, z.B. Wachse, und wachsähnliche Feststoffe wie auf die Gewinnung von Pulver
aus Stoffen, die in einer verdampfbaren Flüssigkeit gelöst oder dispergiert sind,
z.B. Wasch- und Reini#un#mittel oder deren Bestandteile.
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Bei bekannten Verfahren und Einrichtungen dieser Art wird die flüssige
Phase am oberen Ende des gegen die Außenluft abgeschlossenen, meist zylindrischen
Hohlraums eines Gehäuses, eines sogenannten SprUhturms, in einen gleichfalls von
oben gelegentlich auch von unten zugeflthrten Luftstrom versprUht, der in geeigneter
Höhe Uber dem als Sammelraum fur das wieder verfestigte Gut dienenden unteren Behälterteil
seitlich wieder abgesaugt wird.
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Bekannte SprühtClrme sind Bauwerke beträchtlicher Höhe von etwa 40
m und datrüber, damit auch die größten absinkenden SprUhteilchen so lange in der
Schwebe
bleiben, bis sie sich aus dem Schmelzzustand wieder verfestigt
haben, oder ihre Trägerflüssigkeit völlig verdampft ist.
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Aufgabe der Erfindung ist es, zur Verminderung des mit der Errichtung
und dem Betrieb von Sprühtünnen verbundenen Aufwandes ein Verfahren sowie eine seiner
Durchführühg dienende Vorrichtung zu schaffen, die die Gewinnung eines festen bzw.
trockenen Pulvers auf wesentlich kürzerem Wege und damit in einem Bauwerk wesentlich
geringerer Höhe ermöglichen, zugleich aber auch eine Anpassung der Verweilzeit des
Sprühguts an Art und Größe seiner Teilchen erlauben.
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Erreicht wird das bei einem Verfahren der eingangs genannten Art erfindungsgemaß
dadurch, daß das verflüssigte Gut im unteren Teil des Sprühraumes in einen aufwärts
gerichteten Luftstrom versprüht wird, dessen Strömungsgeschwindigkeit größer ist,
als die größte Fallgeschwindigkeit der Teilchen, und der die Teilchen tragende Luftstrom
aus dem oberen Teil des Sprühraums in einen benachbarten, gegen die Atmosphäre offenen
Fall- und Sammelraum für das verfestigte Gut umgelenkt wird.
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Bei diesem Verfahren wird bei geeigneter Anpassung der Strömungsgeschwindigkeit
der Luft an die Fallgeschwindigkeit des Sprühguts die zu dessen Verfestigung oder
zur Verdampfung der Trägerflüssigkeit notwendige Verweilzeit über einen wesentlich
kürzeren Weg erreicht, als bisher. Das gilt umsomehr, als wegen der Umlenkung des
mit dem Luftstrom aufwärts bewegten Spruhguts in einen benachbarten Fall- und Sammelraum
im Sprühraum kein pulverisiertes Gut angesammelt wird, die Sprühvorrichtung also
in geringem Abstand über dem Boden des Sprühraum angeordnet sein kann. Auf diese
Weise ergibt sich eine Verringerung der Sprühraumhöhe auf weniger als ein Viertel,
zumal im benachbarten Fallraum dem Sprungut ein weiterer etwa gleicher Weg zum Absinken
zur Verfuung steht.
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Auch in diesem Fall- und Sammelraum läßt sich jedoch die Verweilzeit
über einen verkürzten Absinkweg durch einen aufwärtsgerichteten Luftstrom erheblich
verlangen,
dessen Strömungsgeschwindigkeit geringer ist, als die
geringste Fallgeschwindigkeit der Teilchen.
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Vergleichende Versuche und Berechnungen zur Gewinnung von körnigem
Paraffinpulver haben beispielsweise ergeben, daß gleiche, zum Verfestigen aus der
schmelzflüssigen Phase ausreichende Verweilzeiten in einen Luftstrom, die bei den
bekannten Verfahren eine Fallhöhe von etwa 40 m erfordern, sich mit den Merkmalen
der Erfindung in zwei Luftsäulen von je 8,5 m Höhe erreichen lassen.
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In 40 m Höhe über dem Sarrrnelboden waagerecht in eine mit einer Geschwindigkeit
von 0,5 m/s aufwärtsgehende Luftsäule eingesprühtes schmelzflüssiges Paraffin erreicht
nach 3 Sekunden eine praktisch gleichbleibende mittlere Fallgeschwindigkeit von
2,368 mis nach Zurücklegung eines effektiven Fallweges von 6,588 m. Während des
restlichen Fallweges von 40-6,588 = 33,412 m steht für die Verfestigung damit noch
eine weitere Verweilzeit von 33,412 = 14,5 s zur Verfügung.
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Wird dagegen schmelzflüssiges Paraffin im Sinne der Erfindung nahe
über dem Boden eines 8,5 m hohen Sprühraums, aufwärts in etwa 0,5 mm dickem Strahl
in einen mit 3,5 m/s aufwärtsgehenden Luftstrom eingesprüht, ist das Sprungut darin
nach 2 Sekunden um 1,153 m angehoben und in kugelförmige Tropfen von etwa 0,8 mm
Durchmesser aufgelöst worden. Danach ergibt sich als mittlere Differenz von Strömungsgeschwindigkeit
der Luft und Fallgeschwindigkeit des Sprunguts für dieses eine gleichbleibende Aufwärtsbewegung
von 0,632 m/s.
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Während das Gut mit dieser Geschwindigkeit bis zum Dom des Sprühraums
um 8,5 - 1,153 = 7,3#7 m weiter angehoben wird, verweilt es darin weitere 7,3#7
= 11,6 Sekunden. Nach seitlicher Ifberrührung in den Fall- und Sanrnel-0,632 raum
fällt es darin in einem mit 0,5 m/s aufwärtsgehenden Luftstrom mit zunächst zunehmender
Geschwindigkeit in 3 Sekunden um 6,588 m und danach die restlichen 1,912 m mit gleichbleibender
Fallgeschwindigkeit von 2,368 m/s in 1,912 0,8 s auf den Sammelboden ab.
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Insgesamt ergibt sich danach für das Sprühgut eine Verweilzeit von
insgesamt 2,0 + 11,6 + 3,0 + 0,8 = 17,4 Sekunden, während deren es ständig von frischer
Luft umspült, gekühlt und verfestigt worden ist.
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Die hier genannten Werte gelten für ein Paraffin mit einem Gewicht
von 850 kg/m3, das in Körner von 0,8 mm Durchmesser zerlegt worden ist. Beim Auflösen
des Sprühstrahls entstandenes Feingut wird mit der aus dem Fall-und Sammelraum abziehenden
Luft ausgetragen. Es kann innerhalb oder außerhalb dieses Raums mit bekannten Mitteln
aus der Luft abgeschieden und anderen Zwecken zugeführt oder als Rohstoff wieder
verwendet werden.
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Geht es um die Verfestigung kleinerer Sprühteilchen und um die Gewinnung
feinkörnigeren oder staubförmigen Guts, genügen zur Verfestigung entsprechend geringere
Strömungsgeschwindigkeiten der eingeblasenen Luft und geringere Raumhöhen.
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Bei aus Lösungen und Dispersionen zu gewinnendem Trockengut ergeben
sich bei richtig angepaßten Luftgeschwindigkeiten noch günstigere Auswirkungen der
Erfindung, weil einerseits die im aufwärtsgehenden Luftstrom absinkenden Sprühteilchen
ständig frisch zugeführter trockener Luft ausgesetzt sind, und anderseits infolge
zunehmender Trocknung schneller an Gewicht als an Querschnitt verlieren.
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Ein Beispiel einer für die Durchführung des beschriebenen Verfahrens
geeigneten Vorrichtung ist in der Zeichnung schematisch in einem vertikalen Längsschnitt
dargestellt.
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Die Vorrichtung enthält zwei benachbarte aufrecht stehende rohrförmige
Räume gleicher Tiefe aber verschieden großer Querschnitte, nämlich den Sprühraum
1 mit länglich-rechteckiger Grundfläche und den Fall- und Sammelraum 2 mit quadratischer
Grundfläche. In ihren oberen Bereichen sind beide Räume durch eine sich über die
volle Tiefe erstreckende Öffnung 3a in der Trennwand 3
verbunden.
Beide Räume 1 und 2 sind unten durch einen Siebboden la bzw.
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2a abgeschlossen, durch den ihnen von je einem der Gebläse 4 und 5
aufwärts strömende Luft zugeführt werden kann. Die Fördergeschwindigkeiten der Gebläse
sind unabhängig voneinander regelbar. Nahe über dem Boden des Sprühraums 1 ist eine
Sprühvorrichtung 6 angeordnet, die im wesentlichen aus einer rahmenförmigen Rohrleitung
mit nach oben gerichteten Düsen 6a besteht, durch die über eine Zuleitung 6b von
außen das flüssige Sprühgut in den Raum 1 eingesprüht werden kann. Zur Vermeidung
von Stauräumen ist die äußere Seitenwand lb des Sprhhraums 1 mit dem oberen Rand
der öffnung 3a durch eine auswärts gewölbte Dachwand verbunden.
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Der oben offene Raum 2 ist von einer auf Stützen 8 ruhenden, ringsum
überstehenden Haube 7 überdeckt, die mit den Wänden des Raums 2 einen nach unten
offenen Ringspalt 9 bildet.
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Bekannte - deshalb nicht dargestellte - Mittel zur Einstellung des
Zerstäubungsgrades und der Stromungsgeschwindigkeiten des zuzuführenden Sprühguts
sowie der einzublasenden Luft vervollständigen die Vorrichtung.
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über dem Siebboden 2a des Raums 2 befindet sich eine übliche, ebenfalls
nicht gezeichnete Auffangsvorrichtung für das verfestigte Sprungut, von der dieses
durch eine - gleichfalls nicht gezeichnete - verschließbare Öffnung in einer der
Wände des Raums 2 ausgetragen werden kann.
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Vielfache Abwandlungen der Vorrichtung sind mglich. So kann z.B. der
Samelraum 2 unten in einen Sammel- und Abfülltrichter enden, während ihm die Luft,
ähnlich wie dem Raum 1 das Sgrtihgut, durch mit Auslaßöffnungen versehene Rohrleitungen
zugeführt wird. Anderseits kann ein etwa zylindrischer Sprühraum in der Mitte des
Fall- und Sammelraums angeordnet sein. Statt zweier Gebläse kann auch ein einziges
Gebläse vorgesehen sein, dessen Auslaß mit den Räumen 1 und 2 durch geeignete Verteiler-
und Regeleinrichtungen verbunden ist.
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