DE2939951A1

DE2939951A1 - Zerstaeubungseinheit der zweiphasenbauart

Info

Publication number: DE2939951A1
Application number: DE19792939951
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Ikeuchi
Original assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Current assignee: H Ikeuchi and Co Ltd
Priority date: 1978-10-03
Filing date: 1979-10-02
Publication date: 1980-04-30
Also published as: JPS6214343B2; GB2033251A; US4284239A; DE2939951C2; GB2033251B; JPS5549162A

Description

Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitszerstäuber zum Zerstäuben bzw. Atomisieren von Flüssigkeiten und insbesondere eine Zerstäubungseinheit der Zweiphasenbauart, die Flüssigkeiten wie Wasser, Flüssigbrennstoff und dergleichen in einem Maße zerstäuben bzw. atomisieren kann, daß Flüssigkeitsnebel jedweder Art mit entsprechenden durchschnittlichen Teilchendurchmessern hervorgerufen werden, die im Bereich von einem Bruchteil eines Mikrons bis einigen zehn Mikron liegen, wobei die Zerstäubungseinhoit leicht bei beliebigen technischen Vorgängen verwendet wpT-άΛη kann, die einen Zerstäub\LrifBvorsang beinhalten, ohne daß irgendwelche Schwierigkeiten auftreten.

Es wurden bereits mehrere spezielle Arten von Sprühdüsen der Zweiphasen- oder der Einphasen-Zerstäubungsbauart vorgeschlagen und entwickelt, und gegenwärtig werden nahezu alle Formen eines Zerr.tüubungsbetriebs konzipiert und ausgeführt, vorausgesetzt, daß eine geeignete Zerstäuberdüse nur richtig gewählt wird, die spezielle Fähigkeiten hinsichtlich einer Erzeugungsbemessung eines Nebels aufweist, der in einem vorbestimmten Teilchen-

-5-030018/0660

ORIGINAL INSPECTED

durchmesser-bereich der zerstäubten Flüssigkeit liegt.

Trotz vorgenannter Tatsache ist, um einem neuen Bedarf der Er zeugung einer großen Flüssigkeitsnebelmenge mit wesentlich neren Teilchendurchmessern zu bewältigen, d.h. entsprechende Teilchendurchmesser, die im Bereich von einem Bruchteil eines Mikrons bis zu einigen zehn Mikron liegen, jede bekannte Sprühdüse oder jedes System aus derartig bekannten Sprühdüsen im wesentlichen nicht mehr verfügbar bzw. unzureichend. Um demzufolge dem vorerwähnten jungen Trend einer Flüssigkeitszerstäubung zu begegnen, wurde die Technik auf dem Gebiet der Flussigkeitszerstäubung weiter entwickelt, und somit wurde als Folge hiervon eine spezielle Art eines Flüssigkeitszerstäubers vorgeschlagen, der als eine Ultraschall-Zerstäuberdüse gekennzeichnet ist. Einige typische Ausführungsformen einer Düse der vorerwähnten Bauart sind beispielsweise in der japanischen Anmeldungsveröffentlischung (Tokkosho) 4-1-864- oder der japanischen Anmeldung3veröffentlichung (Tokkosho) 45-30 394 beschrieben. Im einzelnen ist die Ultraschallzerstäuberdüse im Schnitt in einer näherungsweise Doppel-Leitungs-Form gestaltet und umfaßt einen inneren Leitungsabschnitt für ein kompressives Fluid sowie einen ringförmigen ^eitungsabschnitt für ein inkompressibles Fluid, wobei das vordere Ende hiervon jedoch geschlossen und mit der inneren Leitung über eine Mehrzahl von DurchRanpjslöchern verbunden ist, und es ist eine Resonanzkammer oder Resonator vorgesehen, die bzw. der von dem Entleerungsauslaß des Düsenkörpers in einem vorbestimmten Abstand beabstandet ist, wobei ein offener Endabschnitt besüßlich des Entleerungsauslasses des Düsenkörpers gegenübersteht. Durch diese Anordnung wird eine Strömung von komprimierter Luft, die in den Leitungsabschnitt eingeleitet wird, zwangsweise in ihrer Vorwärtsströraung unterbrochen, wenn diese durch die innere Oberfläche des Resonators blockiert wird, wodurch ein starkes Ultraschallenergiefeld in einem Raum im Ergebnis geschaffen wird, der zwischen dem Entleerungsauslaß des Düsenkörpers und dem offenen Endabschnitt des Resonators liegt. Die Flüssigkeit im Innern des ringförmigen leitungsabschnitts wird demzufolge über Durchgangsöffnungen in eine komprimierte Luftströmung durch das erzeugte Ultradschall-

030018/0660

energiefeld gezogen, wodurch die Flüssigkeit in eine Anzahl kleiner Flüssigkeitsteilchen geteilt wird und diese Teilchen dann zwangsweise in der Atmosphäre als Nebel verteilt oder versprüht werden, während diese durch die sekundär erzielte Luftströmung mitgerissen werden. Der Zerstäuber der vorgenannten Art ist verbessert worden und bietet einige Vorteile auf Anwendungsgebieten mit Flüssigkeitszerstäubung. Andererseits bleiben jedoch eine Reihe von nachteiligen Problemen weiterhin ungelöst, die speziell mit einem Zerstäuber der vorgenannten Art einhergehen. Einige derartige Nachteile werden im folgenden wiedergegeben.

Erstens geht bei der Ultraschallzerstäubungsdüse weiter die Er— V-' zeugung eines Nebels mit einigen Anteilen von Flüssigkeitsteilchen einher, deren Teichendurchmesser vergleichsweise mehr als 100 Mikron betragen, wenn derartige Luft unter relativ niedrigem Druck von weniger als Λ kg/cm für die komprimierte Luft verwendet wird. Somit ist hinsichtlich einer Zerstäubung zwecks Bewältigung des vorerwähnten jüngsten Bedarfs der Zerstäuber der vorgenannten Art aus wirtschaftlichen Gründen nicht so vorteilhaft. Entsprechend einer allmählichen Zunahme des Kompressionspegels der verwendeten Luft wird der durchschnittliche Durchmesser der zu zerstäubenden Flüssigkeit daraufhin kleiner, und es wird letztlich ein Flüssigkeitsteilchen mit einem durchschnittlichen Durchmesser in einem Nebel speziell in einem Bereich von Bruchteilen f eines Mikrons erhalten, das einen sogenannten Trockennebel (dry fog) in einem Betriebsbereich einer Ultrafeinzerstäubung bildet. Ir-t dies der Fall, wird die zu zerstäubende substantielle Menge entsprechend dem Zerstäuber der vorgenannten Art sehr klein, was zur Folge hat, daß die Zerstäubung im vorerwähnten Bereich mit dem Zerstäuber der vorgenannten Art für einen praktischen Zweck nicht mehr zweckmäßig anwendbar ist. Darüberhinaus tendiert der Zerstäuber der vorgenannten Art zur Erzeugung eines Nebels, dessen Teilchen-durchGiesserverteilung weiter breit ist. Die vorgenannte spezifische Zerstäubungseigenschaft ist sehr nachteilig, da eine der wichtigsten Bedingungen für jedwedes Zerstäuben mit einer beliebigen Zerstäubereinrichtung ist, einen Nebel zu erzeugen, dessen Teilchendurchniesserverteilung möglichst schmal bzw. dicht ist.

—7— 030018/0660

ORIGINAL INSPECTED

Hinsichtlich des Standpunkts einer Anordnung des Zerstäubers der vorgenannten Art ist der von den schlanken Beinen abgestützte Keaonator der wichtigste Bestandteil der Anordnung· Wird folglich der Zerstäuber der vorgenannten Art in einer sehr starken Korrosionsatmosphäre verwendet, beispielsweise in einem Vorgang zum Abkühlen eines Rauchs oder Dunstes in Verbindung mit einem Hauch-Ablaß- und -reinigungsvorgang oder in einem Vorgang zum Heinigen des Rauchs oder Abgases in einem Veraschungsverfahren, wird der Zerstäuber deshalb leicht unbrauchbar, weil die vorerwähnten Beine leicht in der vorgenannten Atmosphäre korrodieren. Die Situation ist nahezu gleich, wenn eine Flüssigkeit mit kleinen Feststoffteilen mit Hilfe des Zerstäubers der vorgenannten Art atomisiert wird, bei dem die Beine aufgrund eines Verschleißens zuerot unbrauchbar werden. Hinsichtlich eines tatsächlichen Anwendungsfalls weist der Zerstäuber der vorgenannten Art folglich mehrere Nachteile in anhaftender Weise auf. Werden die Beine durch einen einfachen körperlichen zufälligen Stoß zerstört, ist darüberhinaus die Situation des Zerstäubers nahezu wie vorstehend beschrieben.

Demzufolge ist es Hauptaufgabe der Erfindung, eine Zerstäubereinheit der Zweiphasenbauart zu schaffen, die Wasser und dergleichen zerstäuben kann, so daß jedwede Art eines Flüssigkeitsnebels hervorgerufen werden kann, wobei der durchschnittliche Durchmesser der den Nebel bildenden Teilchen im Bereich von einem Bruchteil eines Mikrons bis bei einigen 100 Mikron liegt.

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung einer Zerstäubereinheit der vorgenannten Art, die einen Flüssigkeitsnebel erzeugen kann, dessen Teilchendurchmesserverteilung sehr schmal bzw. sehr dicht ist.

Aufgabe der Erfindung ist auch die Schaffung einer Zerstäubungseinheit der vorgenannten Art, die wirkungsvoll eine große Nebelmenge wie vorgenannt mit vergleichsweise geringer Menge an komprimierter Luft bei einem vergleichsweise niedrigen Kompressionsdruck im Vergleich zu bekannten vorgenannten Zerstäubern erzeugen kann.

-7a-030018/0660 ORIGINAL INSPECTED

Aufgabe der Erfindung ist ferner die Schaffung einer Zerstäubungseinheit der vorgenannten Art, die unter sehr harten Umgebungsund Betriebsbedingungen verwendbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist auch die Schaffung einer Zerstäubereinheit der vorgenannten Art, die einen einfachen Aufbau besitzt und dadurch einfach bzw. leicht bei beliebigen technischen Vorgängen verwendet werden kann, die einen Zerstäubungsbetrieb einschließen.

Gelöst wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe durch eine (Fortsetzung S. 8)

030018/0660

vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung, durch die eine Zerstäubungseinheit geschaffen wird, die nachfolgend im einzelnen "beschrieben wird. Die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung umfaßt einen Anschlußteil mit zwei Einlassen, die sich zur Außenseite hin öffnen, wobei beide Einlasse so ausgebildet sind, daß sie in entsprechender Weise mit zugehörigen Gliedern verbunden werden, die ein kompressives Fluid in komprimiertem Zustand bzw. ein inkompressibles Fluid dort hindurchgehend einleiten. Ferner ist ein Körperglied vorgesehen, daß mit einem Kopfabschnitt des Anschlußteils verbunden ist, und es sind sechs Düsenglieder ausgebildet, die in entsprechender Weise innerhalb eines Kopfabschnitts des Körperglieds derart aufgenommen sind, daß entsprechende Verlängerungen der Axiallinien zugehöriger befestigter Düsenglieder sich an einem Punkt treffen, der vorne in gleichen Abständen von den entsprechenden vorderen Enden der zugehörigen Düsenglieder beabstandet liegt. Demzufolge ist die Anzahl der Durchgangslöcher, die für das Körperglied vorgesehen und in entsprechender Weise zum Teil im Innern verschraubt sind, gleich der Anzahl der Düsenglieder,die zu befestigen sind. Da jedes Düsenclied eine negative Aussparung oder einen Vorsprung an seinem Basisende fü. einen Eingriff mit einem Schraubenzieher aufweist^ wird dac Düsenglied leicht in jedem Durchgangsloch aufgenommen. Nachdem jedes Düsenglied vollständig in das Loch geschraubt worden ist, wird jeder Stopfen anschließenden das Loch so eingeschraubt, daß das eine Ende eines jeden Durchgangslochs genau abgedichtet wird. Die Anordnung ist hier jedoch so getroffen, daß ein Spaltraum zwischen dem vollständig eingeschraubten Düsenglied und dem vollständig eingeschraubten Stopfen geschaffen wird, der mit einem Flüssigkeitsleitungsweg in Verbindung steht. Obgleich die Zahl der Düsenglieder nicht kritisch ist, ist jedes Paar der Austrittsöffnungen, die zwischen den zugehörigen freien offenen Enden der Durchgangslöcher und den entsprechenden vorderen Enden der Düsenglieder in entsprechender Weise ausgebildet sind, auf einer Kopfoberfläche des Körperglieds hinsichtlich einer Mitte der Kopfoberfläche bezüglich zueinander im wesentlichen entgegengesetzt angeordnet. Ferner ist jedes Paar so angebracht, daß ent-

-9-030018/0660

sprechende röhrenartige Strömungen der zwei Phasen, die aus zugehörigen öffnungen austreten sollen, an dem Punkt gegenseitig aufeinandertreffen, wobei der Kollisionswinkel, der zwischen dem röhrenartigen Strömungspaar der beiden Phasen gebildet wird, jedoch rechtwinklig ist oder im Rechtwinkelbereich liegt.

Was das angekoppelte Anschlußteil und das Körperglied betrifft, sind zwei Arten von inneren Wegen vorgesehen, um wenigstens eine Flüssigkeitsart und die komprimierte Luft aus dem Anschlußteil zu den entsprechenden Räumen und Durchgängen in die und um die entsprechenden Düoenglieder dort hindurchgehend in entsprechender Weise zuzuführen. Wie nachfolgend beschrieben, wird komprimierte Luft, die durch ein Rootsgebläse od. dgl. erzeugt wird, vorab in den Lufteinlaß eingeleitet, der für das Anschlußteil vorgesehen ist, und dann wird die komprimierte Luft in entsprechende Führungswege abgezweigt, die für die entsprechenden Durchgangsbdiungen vorgesehen sind. Die auf diese Weise in jeden Führungsweg eingespeiste komprimierte Luft wird dann zu jedem Vorentlerrungs-Lufträum im Innern einer jeden Durchgangsbohrung geleitet. Andererseits wird Flüssigkeit wie Wasser zuerst in den Flüssigkeitseinlaß eingeführt, der für den Anschlußteil vorgesehen ist, und anschließend in entsprechende Flüssigkeitsleitungswege aufgeteilt.

Was die Ausgestaltung des Düsengliedes betrifft, so setzt sich dieses aus einem Spitzenabschnitt aus Keramik und einem Basisabschnitt aus Metall zusammen und ist mit einem Außengewindeabschnitt versehen. Der Spitzenabschnitt weist näherungsweise eine geschoßartige Form auf, während der vordere Teil von diesem näherungsweise pilzförmig ist, so daß ein ringförmiger ausgesparter Teil speziell ausgebildet wird. Die Relativanordnung des Spitzenabschnitts bezüglich einer Axiallinie der Durchgangsbohrung ist derart, daß ein Halsabschnitt mit einer bestimmten Ringbreite im Innern des Vorentleerungs-Luftraums der Durchgangsbohrung gebildet ist. Der Flüssigkeitsführungsweg steht mit dem Spaltraum in Verbindung, und der Raum selbst ist andererseits mit den Flüs8igkeitsspeisebohr\mgen über einen Längskanal verbunden, der

-10-030018/0660

für das Düsenglied längs seiner Axiallinie vorgesehen ist. Die Flüssigkeitsführungsbohrung öffnet sich zur Außenseite des Düsenglieds beim Spitzenabschnitt, während die Bohrung zwischen dem Halsabschnitt und dem ringförmigen ausgesparten Teil positioniert ist. Wie aus der Beschreibung ersichtlich, wird, da der Kompressionsluftweg direkt mit dem Vorentleerungs-Lufträum verbunden ist, die komprimierte Luft, die in den Vorentleerungs-Lufträum geleitet wird, anschließend in die Atmosphäre über den Halsabschnitt und die Austrittsöffnung abgeleitet. Durch die vorbeschriebene Anrodnung wird in einer Situation, in der die komprimierte Luft, die durch den Halsabschnitt strömt, kontinuierlich aus der Austrittsöffnung abgeleitet, ein vorherrschender Druck in der Umgebung einer Jeden äußeren öffnung einer jeden Bohrung hergestellt, der relativ negativ bei einem Vergleich mit dem vorherrschenden Druck entweder auf der Innenseite des Kompressionsluftweges oder des offenen Raumes ist. Ist dies der Fall, wird die Flüssigkeit im Innern des Längskanals kontinuierlich durch die Bohrungen eingezogen. Die auf diese Weise aus dem Durchgang eingezogene Flüssigkeit wird anfangs durch einen Überlagerungsdefekt in Teile geteilt, der durch einen Unterschied in den Relativgeschwindigkeiten zwischen der Strömung der komprimierten Luft und der Strömung der Flüssigkeit hervorgerufen wird, und es wird ein ungeordnetes Turbulenzströmungsfeld im Ergebnis geschaffen, während die derart geteilten Flüssigkeitsteilchen nach vorne durch die Entleerungsströmung der komprimierten Luft mitgerissen werden. Die Flüssigkeitsteilchen, die durch die Entleerungsströmung der komprimierteh Luft wie vorerwähnt mitgerissen werden, treffen anschließend in heftiger Weise mit dem ringförmigen Randabschnitt zusammen, wodurch die entsprechenden Flüssigkeitsteilchen weiter in noch kleinere Flüssigkeitsteilchen geteilt und gleichmäßig in der Kompressionsluftströmung in entsprechender Weise verteilt werden. Folglich schließt die Entleerungsströmung der komprimierten Luft eine bestimmte Anzahl kleiner Teilchen der Flüssigkeit ein und hat die Form einer entwickelten Zweiphasenströmung im Augenblick ihres Austritts aus der Austrittsöffnung. Demzufolge sind, wie vorstehend beschrieben, entsprechende röhrenartige Zweiphasenströme, die aus entsprechenden Austrittsöffnungen der vorliegenden Zer-

030018/0660

stäubungseinheit austreten, ferner so ausgeführt, daß diese anschließend gegeneinander heftig bei dem vorerwähnten Punkt zusammentreffen. Infolge der Vielfachkollision der entsprechenden Zweiphasenströme treffen nicht nur Flüssigkeitsteilchen, die durch die röhrenartige Kompressionsluftströme mitgerissen werden, heftig gegeneinander auf, sondern es wird auch im Ergebnis ein ungeordnetes Turbulenzströmungsfeld zum Aufteilen der Flüssigkeitsteilchen weiter hervorgerufen, wodurch kleine Flüssigkeitsteilchen, die durch entsprechende röhrenartige Zweiphasenströme mitgerisren werden, weiterhin in eine noch größere Anzahl von noch klei· neren Flüssigkeitsteilchen geteilt und anschließend weiter nach vorne als Nebelstrom durch, eine Sekundärströmung geteilt werden., die bei dem vorerwähnten Punkt hervorgerufen wird.

Wie vorstehend beschrieben, sind, da die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung nicht nur einen Nebel aus wenigstens einer Flüssigkeitsart hervorrufen kann, dessen Teilchendurchmesserverteilung möglichst schmal oder klein ist und im Durchschnitt bei nahezu einigen zehn Mikron liegt, sondern auch eine große Nebelmenge der vorbeschriebenen Art mit einer vergleichsweise kleinen Menge an komprimierter Luft in einem Zustand eines vergleichsweise niedrigen Kompressionsdurcks hervorrufen kann, die Anwendungsgebiete, in denen der benötigte Nebel durch die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung geschaffen werden sollte, sehr breit, wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben wird. An dieser Stelle sei jedoch erwähnt, daß in naher Zukunft aufgrund der besonderen ausgezeichneten Z er stäubungs eigenschaften der erfindungsgemäßen Zerstäubungseinheit viele Anwendungsmöglichkeiten auf mehreren neuen Gebieten gegeben sein werden.

Die Erfindung wird nachfolgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben; es zeigt:

Figur 1 einen Seitenschnitt einer Zerstäubungseinheit gemäß einer Ausführungsform der Erfindung,

-12-030018/0660 _ftr.-.-„. .*

!f 43-

Figur 2 eine Seitenansicht der Zerstäubungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 3 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines Aufbaus eines Düsengliedes in vergrößertem Haßstab, das in einer Zerstäubungseinheit gemäß Figur 1 verwendet wird,

Figur 4 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer anderen Ausführungsform der Zerstäubungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 5(a) eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Zerstäubungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 5(b) eine Stirnansicht der modifizierten Ausführungsform gemäß Figur 5(a),

Figur 6 eine der Figur 1 ähnliche Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Zerstäubungseinheit gemäß Figur 1,

Figur 7 eine der Figur 2 ähnliche Ansicht, die teilweise eine modifizierte Zerstäubungseinheit gemäß Figur 6 zeigt,

Figur 8 ein schematisches Diagram einer Erläuterung des Zustandes einer Zerstäubung durch eine der vorgenannten Ausführungsformen gemäß der Erfindung,

Figur 9(a) eine fragmentarische Darstellung einer Erläuterung einer röhrenartigen Strömung zweier Phasen, die aus einer der Ausfuhrungsformen gemäß den Figuren 1, 4- und 5 austritt, und

Figur 9(b) eine fragmentarische Schnitt dar st ellung einer Erläuterung einer röhrenartigen Strömung zweier Phasen, die aus der Ausführungnform gemäß Figur 6 austritt.

Sofern nicht anders angegeben, sind in der Zeichnung gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

-13-030018/0660

In den Figuren 1 bis 3 ist eine vorteilhafte Ausführungsform einer Zerstäubungseinheit M der Zweiphasenart gemäß der Erfindung dargestellt.

Wie aus Figur 1 ersichtlich, umfaßt die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung ein Anschlußteil 1 mit Teilen 5 und 6, die beide vorgesehen sind, um an entsprechende Glieder in entsprechender Weise angeschlossen zu werden, so daß ein kompressibles Fluid und ein inkompressibles Fluid dorthindurchgehend eingeleitet werden können, ein Körperglied 2, das mit einem Kopfabschnitt des Anschlußteils 1 über eine Schraubenverbindung verbunden ist» sowie eine Vielzahl von Düsengliedern 4 (sechs Düsenglieder in diesem Ausführungsbeispiel), die in entsprechender Weise nahezu im Innern eines Kopfabschnitts des Körperglieds 2 derart aufgenommen sind, daß entsprechende Verlängerungen der Axialmittellinien der entsprechenden befestigten Düsenglieder 4 sich an einem Punkt 20 treffen, der vorne in gleichem Abstand von jedem vorderen Ende eines jeden Düsenglieds 4 gelegen ist. Demzufolge ist die Zahl der Durchgangslöcher 11, die für das Körperglied 2 vorgesehen und zum Tefl. im Innern in entsprechender Weise verschraubt sind, gleich der Anzahl der zu befestigenden Düsenglieder 4. Da jedes Düsenglied 4 mit einer negativen Aussparung 32 (Figur 3) an seinem Basisende für einen Eingriff mit einem Schraubenzieher versehen ist, kann das Düsenglied leicht in jedes Durchgangsloch 11 geschraubt werden. Nachdem jedes Düsenglied 4 vollständig in das Loch 11 geschraubt worden ist, wird jeder Stopfen 3 nachfolgend in das Loch 11 geschraubt, so daß das eine Ende jedes Durchgangsloches 11 exakt abgedichtet ist, wie das insbesondere in Figur 3 gezeigt ist. Aus Figur 3 geht hervor, daß zwischen dem vollständig eingeschraubten Düsenglied 4 und dem vollständig eingeschraubten Stopfen 3 im Ergebnis ein Raum ausgebildet ist, der mit einem Weg 10 für ein inkompressibles Fluid oder eine Flüssigkeit gemäß der Erfindung verbindbar ist. Obgleich die Zahl der Düsenglieder 4 für die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung nicht kritisch ist, ist jedes Paar der Austrittsöffnungen 15» die zwischen den entsprechenden freien offenen Enden der Durchgangslöcher 11 und den entsprechenden vorderen Enden

x) oder einem Vorsprung -14-

030018/0660

ORIGINAL INSPECTED

2539951

der Düsenglieder 4 ausgebildet sind, bezüglich zueinander im wesentlichen entgegengesetzt auf einer Kopfoberfläche 50 des Körperglieds 20 hinsichtlich einer Mitte der Kopfoberfläche angeordnet. Darüberhinaus ist jedes Paar so angebracht, daß entsprechende röhrenartige Zweiphasenströmungen, die aus entsprechenden öffnungen 15 austreten, sich an dem Punkt 20 gegenseitig treffen, wobei der Kollisionswinkel, der zwischen dem rölirenartigen Strömungspaar der zwei Phasen gebildet wird, jedoch rechtwinklig oder im Bereich eines Rechten Winkels ist. Folglich beträgt der Winkel ©,., der durch jedes vorgenannte Paar gebildet wird, ca. 90°. Genau gesagt ist der Winkel Q^ ein Winkel, der durcht die entsprechenden Mittellinien des Düsengliederpaars gebildet wird.

Ec ist allgemein bekannt, den Wikrungsgrad einer Zerstäubung zu erhöhen, wenn der Auftreff- oder Kollisionswinkel zweier Fluide vergrößert wird. Ist demzufolge die Verteilung des resultierenden Nebels zum Kopfabschnitt und des resultierenden Flüssigkeitstropfens vom Kopfabschnitt ferner derart, daß sie mit Hilfe einiger weiterer Glieder verhindert ist, oder ist sie zulässig, ist der vorgenannte Winkel nicht kritisch. Es wurde gefunden, daß ein flaches Sprühmuster bewirkt werden kann, wenn der vorgenannte gebildete Winkel (C_x.) etwas weniger als 180° beträgt.

Wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt, umfaßt die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung zwei Arten von inneren Wegen zum Zuführen von Flüssigkeit bzw. komprimierter Luft aus dem Anschlußteil 1 zu den entsprechenden Räumen und Durchgängen dorthindurchgehend in und um die entsprechenden Düsenglieder 4. Die komprimierte Luft, die mit Hilfe eines Rootsgebläses oder dergleichen erzeugt wird, wird zuerst in den Kompressionslufteinlaß 6 geleitet, der für i das Anschlußteil 1 vorgesehen ist, und strömt nachfolgend in ™ einer Bypass-Strömung oder wird in entsprechende Kompressionsluft führungswege 8 durch einen Kompressionsluftführungsweg 7 geleitet. Die auf diese Weise in jeden Führungsweg 8 geleitete komprimierte Luft wird anschließend zu jedem Vorauslaßlufträum 111 im Innern einer jeden Durchgangsbohrung 11 geführt. Andererseits wird eine Flüssigkeit wie Wasser zuerst in den Flüssigkeitseinlaß 5 eingeleitet, der für das Anschlußteil 1 vorgesehen ist, und

030018/0660

ORIGINAL INSPECTED -15-

" -46- ' " 2339951

es wird die Flüssigkeit anschließend in einen Flüssigkeitsspeiseweg 9 geleitet. Ein Stromaufwärtsabschnitt des Flüssigkeitsspeisewegs 9 läuft zum Kopfabschnitt des Körperglieds 2, so daß eine Parallelbeziehung mit der Axiallinie hinsichtlich des Anschlußteils 1 hergestellt wird, wobei eijo. Stromabwärts-Abschnitt in einem ringförmigen Weg bezüglich der vorgenannten Axiallinie ausgebildet wird, wodurch die Flüssigkeit weiter zugeführt wird oder sich in entsprechende Flussigkeitsführungswege 10 verzweigen kann.

Gemäß Figur 3 sind im einzelnen die Ausbildung des Düsengliedes 4 und eine schematische Ansicht der Wege in dem und um das Düsenglied 4 gezeigt, welche vorgesehen sind, um Luft bzw. Flüssigkeit weiterleiten zu können. Das Düsenglied setzt sich aus einem Spitzenabschnitt 4a, der aus Keramik oder dergleichen gefertigt ist, und einem Basisabschnitt 4b zusammen, der aus einem Metallmaterial besteht, wobei der Spitzenabschnitt 4a mit dem Basisabschnitt 4b über ein Bindemittel, wie einem Epoxidharz-Klebemittel, verbunden ist· Die Außenkonfiguration des Spitzenabschnitts 4a ist näherungsweise in einer geschoßartigen Form ausgebildet, während der vordere Teil des Abschnitts näherungsweise Pilzform einnimmt, so daß ein ringförmiger ausgesparter Teil 40 speziell ausgebildet wird. Wie nachfolgend noch im einzelnen beschrieben, ist die relative Lage des Spitzenabschnitts 4a bezüglich einer Mittellinie der Durchgangsbohrung 11 so, daß ein Halsabschnitt mit einer Breite W im Innern des Vorauslaßluftraums 111 hergestellt ist. Der Flussigkeitsfuhrungsweg 10 steht mit dem Raum oder dem vorerwähnten Spalt 12 in Verbindung, und der Spalt oder Raum 12 selbst ist andererseits mit den Flüssigkeitsspeisebohrungen 14 über einen Längsdurchgang 13 verbunden, der für das Düsenglied 14 vorgesehen ist. Die Flussigkeitsführungsbohrung öffnet sich zur Außenseite des Düsenglieds 4 beim Spitzenabschnitt 4a, während die Bohrung 14 zwischen dem Halsabschnitt 16 und dem ringförmigen ausgesparten Teil 40 positioniert ist, wobei ihre Mittellinie einen Winkel von mehr als 90° bezüglich der Mittellinie hinsichtlich des Düsenglieds 4 bildet. Der Kompressionsluftweg 8 steht direkt mit dem Vorauslaßlufträum 111 in Verbindung, wodurch die komprimierte Luft, die in den Raum 111 ge-

-16-030018/0660

leitet wird, nachfolgend in die Atmosphäre über den Halsabschnitt 16 und die Strahl- oder Auslaßöffnung abgelassen wird. Wie aus der vorstehend beschriebenen Anordnung ersichtlich, wird dann, wenn die komprimierte Luft, die durch den Halsabschnitt 16 strömt, kontinuierlich aus der Auslaßöffnung 15 austritt, ein vorherrschender Druck in der U .gebung der Öffnung der Bohrung 14· relativ negativ gemacht im Vergleich zum vorherrschenden Druck entweder auf der Innenseite des Wegs 8 oder auf der Atmosphärenseite. Ist dies der Fall, wird die Flüssigkeit im Innern des Längsdurchgangs 13 kontinuierlich aus dem Durchgang 15 über die Bohrungen 14- eingezogen. Die auf diese Weise aus dem Durchgang 13 eingezogene Flüssigkeit wird zuerst durch einen überlaßerungseffekt in Teile geteilt, de£ durch den Unterschied der Relativgeschwindigkeit zwischen der Strömung der komprimierten Luft und der Strömung der Flüssigkeit verursacht wird, und im Ergebnis ein ungeordnetes Turbulenzströmungsfeld hervorgerufen wird, während die resultierenden geteilten Flüssigkeitsteilchen durch die Auslaßströmung der komprimierten Luft nach vorne mitgerissen werden. Die Flüssigkeitsteilchen, die durch die Auslaßströmung der komprimierten Luft wie vorerwähnt mitgerissen werden, stoßen anschließen mit dem ringförmigen Handabschnitt 4-0 zusammen, wodurch entsprechende Flüssigkeitsteilchen weiter in noch feinere Flüssigkeit steilchen geteilt und gleichmäßig in der komprimierten Luftströmung entsprechend verteilt werden. Folglich weist die Auslaßströmung der komprimierten Luft eine Anzahl von kleinen Flüssigkeitsteilchen auf und nimmt die Form einer entwickelten Zweiphasenströmung im Augenblick ihres Auslasses aus der Auslaßöffnung 15 ein. Darüberhinaus sind, wie vorstehend im Zusammenhang mit Figur 1 beschrieben, entsprechende röhre^artige Strömungen zweier Phasen, die aus entsprechenden Auslaßöffnuijen 15 der Zerstäubungseinheit austreten, weiter so angeordnet, daß diese nachfolgend heftig gegeneinander an der Stelle 20 gemäß der Erfindung zusammentreffen. Aufgrund der Vielfachkollisionen der entsprechenden röhrenartigen Strömungen der zwei Phasen werden nicht nur Flüssigkeitsteilchen, die durch komprimierte Luftströme mitgerissen werden, stark untereinander gestoßen, sondern es wird auch ein ungeordnetes Turbulenzströmungsfeld zum Teilen der Flüs-

030018/0660

sigkeitsteilchen im Ergebnis hervorgebracht, wodurch die kleinen Teilchen der Flüssigkeit, die durch die komprimierte Luft mitgerissen werden, weiter in noch feinere Flüssigkeitsteilchen gespalten werden, und die auf diese Weise geteilten Teilchen werden weiter in Vorwärtsrichtung durch eine zerstäubende Luftströmung mitgerissen, die in sekundärer Weise am Punkt 20 erzeugt wird. Eine sich von der Stelle 20 verteilende Strömung des Zweiphasengemisches wird allmählich verzögert, während diese sich nach vorne verteilt, und dadurch schweben die entsprechenden Flüssigkeitsteilchen als Bestandteile des Nebels in der Atmosphäre auf Luft, wenn das vorerwähnte sich verteilende Gemisch seine Geschwindigkeit verliert. Im Zusammenhang mit der Erfindung durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß sich das vorgenannte Zweiphasengemisch in einem Abstand von mehr als vier Meter von der Stelle 20 weg bei Windstille nach vorne verteilen kann.

Wie vorstehend beschrieben, ist es hauptsächlich Aufgabe der Erfindung, eine Zerstäubungseinheit zu schaffen, die nicht nur den Flüssigkeitsnebel erzeugen kann, dessen Teilchendurchmesserverteilung so nahe wie möglich im Durchschnitt bei fast einigen zehn Mikron liegt, sondern auch eine große Nebelmenge der vorgenannten Art mit einer vergleichsweise kleinen Menge an komprimierter Luft unter einem vergleichsweise wenig komprimierten Druck hervorruft. Zur Lösung der vorerwähnten Aufgabe ist demzufolge die Zerstäubungs· / einheit gemäß der Erfindung so ausgeführt, daß die nachfolgenden Erfordernisse erfüllt sind, und es ist die Einheit ferner so ausgeführt, daß ein Nebel wie speziell in Figur 9a gezeigt geschaffen vird, dessen Phänomen nachfolgend im einzelnen beschrieben wird. Das zu erfüllende Erfodernis liegt wesentlich in der Konfigurationsanordnung der Einheit, die jede Ablaßrate der komprimierten Luft möglichst groß machen kann, so daß die resultierende Kollision, die an der Stelle 20 durch eine Vielzahl von röhrenartigen Strömungen der zwei Phasen bewirkt wird, möglichst intensiv werden kann. Deshalb ist, wie insbesondere in Figur 5 gezeigt, ein Ausgleichsweg für die komprimierte Luft vom Vorablaßlufträum 111 zur Austrittsöffnung 15 angeordnet, um den HaIs-

x) horizontal

-18-

030018/0660

COPY

""'..^; .2935351

abschnitt 16 auzubilden, bei dem eine Innenkonfiguration der Durchgangsbohrung 11 relativ zu einer Außenkonfiguration des Spitzenabschnitts 4a ferner so ausgeführt, daß ein Stromaufwärts-Raum bezüglich des Halsabschnittes 16 konvergent zum Abschnitt 16 ist, wobei ein Stromabwärts-Raum be: »>lich des Halsabschnitts 16 divergent zur Öffnung 15 ist. Der Ringraum 16 wird in relativer Weise zwischen der Außenbegrenzung des Spitzenabschnitts 4a und der Innenkonfiguration der Durchgangsbohrung 11 gebildet, oder, es weist insbesondere der Halsabschnitt 16 eine gleichmäßige seitliche Breite W auf. Der Einfachheit halber wird nachfolgend der Gesamtraum einschließlich des konvergenten Raums, des Halsabsohnitts und des divergenten Abschnitts als Konvergenz/Divergenz-Raum bezeichnet. Aus der Beschreibung geht deutlich hervor, daß wesentliche Faktoren zur Schätzung der Ablaßrate der Zweiphasenströmung oder im Besonderen der Kollisionsintensität, die durch eine Vielzahl von röhrenartigen Strömen zweier Phasen bewirkt wird, welche an der Stelle 20 strömen, der Konvergenzwinkel <* , der Divergenzwinkel ß sowie die in Längsrichtung sich erstreckende Länge des Raums 16 mit der konstanten Breite V sind. Andererseits sind wesentliche Faktoren, die eine Korrelationsbeziehung zwischen der verbrauchten Menge an komprimierter Luft und einer resultierenden Menge an zerstäubter Flüssigkeit oder an Nebel sowie dem resultierenden duchschnittliehen Durchmesser der Teilchen, die den Nebel bilden, schaffen, der Innendurchmesser D der Austrittsöffnung 15, cLie Breite W des Halsabschnitts 16, der Durchmesser d der Bohrung 14, die Anzahl der Bohrungen 14, etc.

Im Zusammenhang mit der Erfindung wurde ferner experimentell gefunden, daß die erzeugte Nebelmenge und der durchschnittliche Durchmesser der Teilchen, die den Nebel bilden, den relativen Lagen der entsprechenden Bohrungen 14 bezüglich der Lage des Halsabschnitts 16 oder der entsprechenden Raumabstände der entsprechenden Bohrungen 14 von der Lage des Halsabschnitts 16 im wesentlichen ausgesetzt sind. Insbesondere wird im Verhältnis zu einer Vergrößerung des Raumabstands der zugehörigen Bohrungen 14 bezüglich der Lage des Halsabschnitts 16 die zu erzeugende

-19-030018/0660

Nebelmenge erhöht, während der durchschnittliche Durchmesser der Teilchen, die jeden Nebel bilden, demgegenüber größer wird. Im Gegensatz zu vorgenannter Situation wird, da der Raumabstand der entsprechenden Bohrungen bezüglich der Lage des Halsabschnitts 16 kleiner wird, die zu erzeugende Nebelmenge entsprechend erhöht, während der durchschnittliche Durchmesser der Teilchen, die jeden Nebel bilden, kleiner wird. Ist dies wie vorstehend erwähnt der Fall, ist, da es Aufgabe der Erfindung ist, eine Zerstäubungseinheit zu schaffen, die nicht nur einen Flüssigkeitsnebel erzeugen kann, dessen entsprechende Teilchendurchmesser möglichst klein sind, sondern die auch eine große Nebelmenge der vorgenannten Art mit einer vergleichsweise kleinen Menge an komprimierter Luft mit einem vergleichsweise niedrigen Druck erzeugen kann, es sehr wichtig, daß die Relativstellungen der Bohrungen 14· bezüglich des Halsabschnitts 16 in entsprechender Weise zweckmäßig festgelegt werden. Ferner kann auch ein Flüssigkeitsspeisedruck selbst abhängig von der Notwendigkeit angelegt werden.

Die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung kennzeichnet sich dadurch, daß entsprechende röhrenartige Ströme zweier Phasen, die aus vielen Düsengliedern, die auf der Einheit befestigt sind, in entsprechender Weise austreten, in starker Weise bezüglich zueinander bei Punkt 20 zusammentreffen. Ist dies wie vorstehend beschrieben der Fall, ist es bekannt, daß die wirkungsvollste Flüssigkeitszerstäubung erzielt werden kann, wenn eines des röhrenartigen Strömungspaars der Zweiphasenströmungen frontal aufeinander trifft. Da trotz der vorerwähnten Tatsache darüberhinaus die Zerstäubungseinheit der Erfindung so ausgeführt ist, daß sie in einer möglichst kompakten Konfiguration ausgebildet ist, sollte an dieser Stelle erwähnt werden, daß die relativen Abstandsanordnungen unter den Düsengliedern 4-, die an den Körpergliedern 2 zu befestigen sind, sowie die Relativwinkel, die durch die entsprechenden Axiallinien der entsprechenden Düsenglieder 4- und die Axiallinie des Körperglieds 2 gebildet werden, wesentliche Faktoren sind, wie es speziell in Figur 1 gezeigt ist.

Die erfindungsgemäße Ausfuhrungsform einer Zerstäubereinheit, die nachfolgende Konfigurationsabmessungen unter Berücksichtigung der vorerwähnten speziellen Dimensionsfaktoren aufweist, zeigt

030018/0660

-20-

die nachfolgenden Zerstäubungseigenschaften·

1. Zerstäubungseinheit mit sechs Düsengliedern

(a) Dimensionseigenschaften

Konvergenzwinkel (<* ) 20 Grad.

Divergenzwinkel (ß ) 12 Grad.

Länge des Halsabschnitts mit gleicher seitlicher Breite V 0,85 mm.

Andere Dimensionen:

D ... 2,52 mm; W ... 0,15mm; d ... 0,5 mm.

Anzahl der Flüssigkeitsbohrungen .... 6

Abstand zwischen einem Ende des parallelen HalsabSchnitts zu den entsprechenden Mittellinien der entsprechenden

Flüssigkeitsbohrungen Länge « d/2, d.h.

bei diesem Ausführungsbeispiel: 0,25 nun.

Relativer seitlicher Abstand zwischen zwei benachbarten Düsengliedern bei 6 Düsengliedern ... 4 mm

Entsprechender Winkel, der durch entsprechende Axiallinien der entsprechenden Düsenglieder und die Axiallinie des Körperglieds gebildet wird ... 45 Grad.

(b) Experimentalbedingungen

Druck der komprimierten Luft .......0,7 kg/cm

Menge der komprimierten verbrauchten Luft ..; 120 Nd^min Flüssigkeitsspeisedruck 0 kg/cm

(c) Versuchsergebnisse

Die verwendete zerstäubte Flüssigkeitsmenge betrug 13 £/h ,bei der gefunden wurde, daß der maximale Teilchendurchmesser der Flüssigkeit, die an einem vorderen Punkt in einem Abstand von zwei Metern von dem vorderen Kopf der Zerstäubungseinheit aufgefangen wurde, 80 Mikron betrug, während nahezu sämtliche Toilchendurchmesser der Flüssigkeit jedoch weniger als ein Mikr-on ausmachten. Die Zweiphasenmischung, die durch die Zerstäubungseinheit gemäß dieser Ausführungsform erzeugt wurde, konnte in einem Abstand von mehr als vier Metern vorne zerstäuben. Darüberhinaus bewirkte die Flüssigkeit, die zerstäubt und anschließend in einer im wesentlichen horizontalen Richtung durch die Zerstäu-

-21-030018/0660

bungseinheit verteilt wurde, die in einer Höhe von 1,5 Meter über einem Boden angeordnet war, überhaupt kein Naßwerden oder Benetzen des Bodens gemäß der Erfindung.

In Figur 4 ist eine modifizierte Ausführungsform der Zerstäubungseinheit mit sechs Düsengliedern gezeigt, die im einzelnen bereits im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben worden ist. Gemäß dieser modifizierten Ausfuhrungsform ist die Zerstäubungseinheit für zwei Flüssigkeitseinlasse 5 und 5a vorgesehen, während selbst bei dieser Ausführungsform die Zerstäubungseinheit mit einem einzigen Kompressionslufteinlaß 6 ausgestattet ist. Infolge der Anordnungen der beiden Flüssigkeitseinlässe für diese Zerstäubungseinheit werden zwei Arten von Flüssigkeiten in entsprechender Weise der Einheit zugeführt, wodurch zwei Flüssigkeitsarten im Verlauf des Zerstäubungsvorgangs miteinander vermischt werden können. Bei richtiger Anordnung kann demzufolge im Verlauf ein homogenes Gemisch zweier Flüssigkeitsarten so zerstäubt werden, daß eine chemisch homogene Mischung als ein einziger Nebel hervorgerufen wird. Gemäß der vorliegenden modifizierten Ausführungsform können darüberhinaus zwei Flüssigkeitsarten, die in entsprechender Weise in die Einheit durch entsprechende Flüssigkeitsströmungseinlässe eingeleitet und anschließend atomisiert werden, in einem Schwebezustand bewirkt werden, wobei zwei zerstäubte Flüssigkeiten unter einem Nebelzustand beider Flüssigkeiten gegenseitig chemisch reagieren können. Die Zahl der Flüssigkeitsströmungseinlässe kann in entsprechender Weise bis zur Zahl ö er Düsenglieder erhöht werden, die auf der Einheit zu befestigen sind, sofern dies erforderlich ist. Was die Verwendung der Zerstäubungseinheit der vorgenannten Art betrifft, kann, wenn ein Abfallöl oder eine Abfallflüssigkeit, das bzw. die aus drei Düsengliedern austreten kann, und ein Brennstofföl als Verbrennungsinitiator, das aus den anderen drei Düsengliedern austreten kann, entweder in einer gleichzeitigen Zerstäubungsweise oder in einer anschließenden Zerstäubungsweise atomisiert werden, das Abfallöl oder die Flüssigkeit in einen brennbaren Zustand unter dem Nebel des Abfallöls oder der Flüssigkeit gebracht werden, der durch eine Anzahl von Flüssigkeitsteilchen gebildet wird, die je-

-22-030018/0660

weils ein ganz kleines Flüssigkeitsteilchen mit einem Durchmesser aufweisen, so daß die Abfallflüssigkeit oder das Öl vollständig aus- "bzw- abgebrannt werden kann. Was die wirkungsvolle Verwendbarkeit der Zerstäubungseinrichtung der vorgenannten Art betrifft, wird ein Fall betrachtet, bei dem ein Zwei-Fluid-Systera aus Wasser und Brennstoff mit Hilfe der Einheit der vorgenannten Art zerstäubt wird, so daß eine ökonomische Verbrennung erzielt werden kann. Insbesondere kann die Einheit zwei Nebelarten aus Wasser und Brennstofföl sehr effektiv erzeugen, und es wird der resultierende Brennstoffölnebel in Gegenwart des Wassernebels verbrannt, wodurch die Einheit in entsprechender Weise beitragen kann, eine Erzeugung von NO soweit wie möglich zu halten. Demzufolge ist die Verwendung der Einheit der Erfindung für den vorgenannten Zweck vom Standpunkt einer ökonomischen Verbrennung vielversprechend.

In Figur 5 ist eine weitere Ausbildungsform der Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung gezeigt, bei der zwei Düsenglieder vorgesehen sind, und die anderen Konfigurationseigenschaften nahezu gleich denjenigen der Ausführungsform sind, die im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 3 beschrieben worden ist. Die Ausführungsform, die folgende Konfigurationsdimensionen unter Berücksichtigung der vorerwähnten spezifischen Dimensionfaktoren aufweist, zeigt folgende Zerstäubungseigenschaften.

2. Zeretäubungseinheit mit zwei Düsengliedern

(a) Versuchsbedingungen

Druck der komprimierten Luft 0,7 kg/cm.

Menge der verbrauchten komprimierten Luft .... 58 N

Flüssigkeitsspeisedruck 0 kg/cm.

Saugdruck der Flüssigkeit bei den entsprechenden Bohrungen 100 mm Wassersäule.

(b) Versuchsergebnisse

Die zerstäubte verwendete Flüssigkeitsmenge betrug

8,4· Z/h. , wobei gefunden wurde, daß der maximale Teil chendurchmesser der Flüssigkeit bei einer bestimmten vorne gelegenen Stelle vor dem vorderen Kopfteil der Zerstäubungseinheit

030018/0660

-23-

Mikron betrug, während nahezu sämtliche Teilchendurchmesser der Flüssigkeit jedoch kleiner als ein Mikron groß waren. Das durch die erfindungsgemäße Zerstäubungseinheit erzeugte Zweiphasengemisch konnte mehr als drei bis vier Meter vorne zerstäuben.

Es wurde ferner experimentell bestätigt, daß die Zerstäubungseinheit mit zwei Düsengliedern der Zerstäubungseinheit mit sechs Düsengliedern hinsichtlich der Zerstäubungseigenschaften unter nahezu den gleichen Versuchsbedingungen etwas überlegen war. Dies ist deshalb der Fall, weil eine gleichzeitige Vielfachkollision vieler röhrenartiger Strömungen zweier Phasen beim Punkt 20 gelegentlich - jedes Paar jeden vorbestimmten KoIlisionswinkel bezüglich zueinander bildend - viel schwieriger war, da die Zahl der röhrenartigen Strömungen der zwei Phasen erhöht war, wenn nicht die Ausbildung der Einheit mit sechs Düsengliedern sowie ihre Zerstäubungszustände sorgfältig so angelegt ttaren, daß die vorteilhafteste Zerstäubung eintreten konnte.

In den Figuren 6 und 7 ist eine weitere Ausfuhrungsform der Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung gezeigt. Die strukturelle Anordnung der vorgenannten Ausführungsform unterscheidet sich wesentlich von sämtlichen bishergenannten Ausführungsbeispielen hinsichtlich folgender Merkmale. Bei diesem Ausführungsbeispiel steht der Spaltraum oder der Spaltabschnitt 12 mit dem Führungsweg 8 für die komprimierte Luft in Verbindung, während ein Vorablaßflüssigkeitsraum 112, der in Vorbereitung für die Flüssigkeit ausgebildet ist, mit dem Flüssigkeitsführungsweg 10 verbunden ist. Aus der vorgenannten Anordnung ist demzufolge ersichtlich, daß die komprimierte Luft in den Längskanal 15 eingeleitet werden kann, der für das Düsenglied 4 vorgesehen ist. Darüberhinaus ist der Längskanal 13 ferner so angebracht, daß er einen konvergenten Abschnitt, einen Halsabschnitt und einen divergenten Abscbnitt in Heihe aufweist, wobei ein Endabschnitt des konvergenten Abschnitts direkt mit dem einen Ende des Längskanals 15 in Verbindung steht und andererseits mit dem einen Ende des divergenten Abschnitts selbst die Austrittsöffnung 15 bildet, wie dies speziell in Figur 6 gezeigt ist. Mehrere Flüssigkeitssaug-

030Q18/066Q _crTPn

INSPECTED

"bohrungen 140 sind für das Düsenglied 4 derart vorgesehen, daß das eine Ende einer jeden Saugbohrung 140 sich zur Innenseite des Basisschnitts des vorerwähnten divergenten Abschnitts öffnet, wobei die entsprechenden Enden bezüglich zueinander auf einem Umfang des vorerwähnten Basisabschnitts beabstandet sind, während das andere Ende einer jeden Bohrung 140 mit dem Vorabführungsflüssigkeitsraum 112 in Verbindung steht. Wie aus vorgenannter Anordnung hervorgeht, soll in einer Situation, in der die komprimierte Luft, die durch den Längskanal 13 geleitet und anschließend durch den Halsabschnitt 160 geführt wird, kontinuierlich aus der Austrittsöffnung 15 abgeleitet wird, ein vergleichsweise negativer Druck vorherrschen, wenn die komprimierte Luft durch den Halsabschnitt 160 gelangt. Demzufolge wird der vorherrschende Druck der Umgebung des entsprechenden inneren Endes der entsprechenden Saugbohrung 140 auch bewirkt, daß dieser vergleichsweise negativ ist, und dann wird die Flüssigkeit im Baum 112 durch die Bohrungen 140 kontinuierlich eingezogen. Dies ist wie vorstehend der Fall, und es wird die auf diese Weise eingezogene Flüssigkeit zuerst in Teile durch den ÜberlagerungsefiSct geteilt, der vorstehend beschrieben worden ist^und durch die austretende Strömung der komprimierten Luft verursacht, während die resultierenden geteilten Flüssigkeitsteilchen durch die komprimierte Luft nach vorne mitgerissen werden. Wie vorstehend beschrieben, kollidieren ähnlich wie bei den vorgenannten Ausführungsbeispielen die entsprechenden röhrenartigen Strömungen, die aus der entsprechenden Austrittsöffnung 15 austreten, nachfolgend gegeneinander beim Punkt 20 heftig. Obgleich die Zerstäubungseinheit der vorgenannten Art mit 4 Düsengliedern ausgebildet ist, wie dies speziell in Figur 7 gezeigt ist, ist die Zahl der Düsenglieder, die am Körperglied 2 zu befestigen sind, nicht kritisch. Es kann jedoch, wie dies vorher im einzelnen beschrieben worden ist, die Zerstäubungseinheit mit zwei Düsengliedern zweckmäßig selbst bei dieser Bauart verwendet werden.

Erfindungsgemäß ist ein Zerstäubungsmerkmal, das durch eine der Ausführungsformen bewirkt wird, augenscheinlich gleich, und ein

x) so _₂₅_

03QJQ18/0660

derartiges typisches Zerstäubungsmerkmal ist schematisch in Figur 8 dargestellt. Wie jedoch speziell in den Figuren 9(a)und 9(b) gezeigt, besteht ein wesentlicher Unterschied hinsichtlich der entsprechenden Zerstäubungsmerkmale, die zum einen durch eine der Ausführungsformen gemäß den Figuren 1 bis 5 und zum anderen durch die Ausführungsform gemäß Figur 6 erzielt werden, wobei jede der röhrenartigen Strömungen, die aus den Ausfünrungsformen gemäß den Figuren 1 bis 5 austreten, ein derariges Querschnittsmerkmal aufweisen, wie es in Figur 9(a) gezeigt ist, während die röhrenartige Strömung, die aus der Ausführungsform gemäß der Figur 6 austritt, ein Profil wie in Figur 9(b) gezeigt aufweist. Wie bei einem Vergleich dieser beiden Merkmale hervorgeht, sind die Flüssigkeitsteilchen gemäß Figur 9(b) nicht so gut verteilt, und es sind besonders die Flüssigkeitsteilchen 21 ringförmig verteilt, wobei die komprimierte Luft 22 auf der anderen Seite im Kernbereich der Schnittfläche strömt. Ist dies der Fall, werden die Flüssigkeitsteilchen, die durch die röhrenartige Strömung mitgerissen werden sollten, oftmals gezwungen, zwangsweise weg von der röhrenartigen Strömung zu strömen, was zur Folge hat, daß diese Teilchen, die jeweils einen viel größeren Durchmesser aufweisen, gezwungen werden, daß diese aufgrund der Schwerkraft nachfolgend herabfallen und dann bewirken, daß das Zerstäubungsfeld entsprechend naß wird, deutlich bevor die entsprechenden röhrenartigen Strömungen am Xollisionspunkt zusammentreffen. Demzufolge sind die Ausfünrungsformen gemäß den Figuren 1 bis 5 hinsichtlich funktioneller Eigenschaften wirkungsvoller als im Verlgeich zum anderen vorerwähnten Ausführungsbeispiel.

Aus vorgenannter Beschreibung geht hervor, daß die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung mehrere Düsenglieder der Zweiphasenbauart aufweist, die jeweils für die Einheit in einer W«ise vorgesehen sind, daß entsprechende Verlängerungen der Axiallinien bei entsprechenden Düsengliedern beim vorderen Punkt sich treffen, der in einem vorbestimmten Abstand vom vorderen Kopfteil der Einheit liegt, wobei jedes Düsenglied derart gestaltet ist, daß wenigstens eine Flüssigkeitsart atomisiert wird, bevor diese aus

-26-030018/0660

dem Düsenglied austritt, und zwar durch einen Saug- und anschließend einen Mitreiß-Vorgang der Flüssigkeit, wobei beide Vorgänge durch die Zwangsströmung des komprimierten kompressiblen Fluids im Innern des Düsenglied verursacht werden. Die entsprechende röhrenartige Strömung der zwei Phasen, die aus den entsprechenden Düsengliedern abgeleitet wird, stößt in heftiger Weise ferner gegenseitig an einer Stelle zusammen, die vorstehend genannt ist, wodurch entsprechende Flüssigkeitsteilchen weiter in eine große Anzahl von kleinen Teilchen geteilt und dann weiter nach vorne als Nebelstrom durch die Sekundärströmung verteilt werden, die an der vorgenannten Stelle bewirkt wird. Der durchschnittliche Teilchendurchmesser der Flüssigkeit des Nebels, der auf diese Weise erzeugt wird, beträgt näherungsweise einige zehn Mikron beim vorderen Punkt, der mehrere Meter vom Zusammentreffpunkt beabstandet ist.

Felder oder Fälle, wo der geforderte Nebel durch die erfindungsgemäße Zerstäubungseinheit erzeugt werden soll, gibt es viele. Einige vorteilhafte Anwendungsfälle werden nachfolgend genannt.

Auf dem Gebiet mit einem Verfahren einer gleichmäßigen Zwangskonvektionskühlung darin, beispielsweise einem Verfahren zum Behandeln eines Metallmaterials hoher Temperatur wie Eisen oder dergleichen oder einem Verfahren zur Herstellung von Glasprodukten wie plattenartigem Glas, Porzellan, kann eine Zirkulation von Luft mit niedriger Temperatur zusammen mit dem durch die Einheit gemäß der Erfindung erzeugten Nebel sehr wirkungsvoll für ein gleichmäßiges und rasches Kühlen erhitzter Gegenstände sein, um diese auf entsprechende vorbestimmte Temperaturen abzukühlen.

In einem Fall, bei dem ein Arbeitsplatz, beispielsweise eines Krankenhauses oder eines Lebensmittelherstellungsbetriebs desinfiziert werden soll, ist es äußerst wirkungsvoll, den Raum mit einem Nebel einer antiseptischen Lösung auszuräuchern, die durch eine große Menge an Flüssigkeitsteilchen gebildet wird, welche Jeweils ganz kleine Teilchendurchmesser aufweisen, die durch die Zerstäubungeinheit gemäß der Erfindung erzeugt werden, da ver-

-27-030018/0660

gleichsweise ganz kleine Teilchen der Lösung in beliebig kleine Bereiche wie Ritzen in Wänden eindringen und sich zu den Rückseiten irgendeines Gegenstandes im Raum verteilen können.

In einem Fall, bei dem ein Gewächshaus oder dergleichen mit einem Insektizidnebel ohne eine Bedienungsperson ausgeräuchert werden soll, ist der durch die erfindungsgemäße Zerstäubungseinheit atomisierte Nebel höchst wirkungsvoll für ein vollständiges Abtöten der Insekten, da die ganz kleinen Teilchen der LO uns, die in der Luft im Innern des Gewächshauses schweben, leicht an jedweden Pflanzenteilen kleben können, selbst an entsprechenden rückseitigen Oberflächen von Pflanzenblättern. Was ferner ein Konditionieren eines feuchten Zustandes und einer Raumtemperatur des Gewächshauses betrifft, ist es besonders in der Sommerzeit wirkungsvoll, wenn das Untergrundwasser kontinuierlich mit Hilfe der erfinxlungsgemäßen Einheit atomisiert wird, wobei der Nebel, der im Gewächshaus zirkulierend bewegt wird, gleichzeitig zur Außenseite durch einen bekannten Ventilator gezogen wird. In einem derartigen Fall werden bekannterweise, da die Teilchendurchmesser des Wassers, das den Nebel bildet, welcher durch einen bekannten Zerstäuber erzeugt wird, noch größer sind, die Pflanzen im Gewächshaus oftmals durch große Wasserteilchen verrottet, die im Verlauf der Zirkulation aufgrund der Schwerkraft herabfallen."

Wie vorstehend beschrieben, können, da die Zerstäubungseinheit gemäß der Erfindung nicht nur einen Nebel aus wenigstens einer Flüpsigkeitsart erzeugen kann, dessen Teilchendurchmesserverteilung möglichst nahe im Durchschnitt bei nahezu einigen zehn Mikron liegt, sondern die auch eine große Menge an Nebel der vorgeschriebenen Art mit vergleichsweise kleinen Mengen an komprimierter Luft unter vergleichsweise niedrig komprimiertem Druck hervorruft, Möglichkeiten für die zu verwendende Zerstäubungseinheit auf einem nicht erwarteten Gebiet in naher Zukunft eintreten.

Neben den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann die Erfindung vielfach abgewandelt werden, ohne hierbei den Bereich der Erfin-

-28-030018/0660

dung zu verlassen.

Eine erfindungsgemäße Zerstäubungseinheit weist somit eine Vielzahl von Düsengliedern auf, von denen (jedes eine komprimierte Luftströmung erzeugen kann, die eine Anzahl von kleinen Flussigkeitsteilen mitreißt. Die Düsenglieder sind auf der Einheit in einer Weise befestigt, daß entsprechende röhrenartige Ströme zweier Phasen, die aus entsprechenden Düsengliedern abgeleitet werden, an einem Punkt gegenseitig heftig aufeinander treffen, der nach vorne in einem vorbestimmten Abstand von einem vorderen Kopfteil der Einheit beabstandet ist. Durch die vorgenannte Anordnung werden kleine Plüssigkeitsteilchen, die durch die entsprechenden röhrenartigen Ströme mitgerissen werden, weiter in eine noch größere Anzahl von noch kleineren Flüssigkeitsteilchen geteilt und anschließend weiter nach vorne als Sprühnebelstrom durch eine Sekundärströmung verteilt, die an dem vorerwähnten Punkt hervorgerufen wird.

030018/0660

Claims

Patentansprüche

Zerstäubungseinheit der Zweiphasenbauart, dadurch gekennzeichnet,

daß ein Körperglied mit einer Vielzahl von Durchgängen zum Leiten eines kompressiven Fluids im komprimierten Zustand und in entsprechender Weise wenigstens ein inkompressibles Fluid vorgesehen ist, und

daß mehrere Düsenglieder im Körperglied entsprechend aufßenommen sind, wobei das eine Ende eines jeden Düsenglieds zur Atmosphäre hin öffnet, jedes Düsenglied mit einem Längsdurchgang versehen ist, der mit dem Durchgang zum Führen des inkompressiblen Fluids an seinem stromaufwärts gelegenen Ende verbunden ist und an seinem stromabwärts gelegenen Ende in mehrere zur Aussenseite seitlich sich öffnende Bohrungen abzweigt, die mehreren Düsenglieder in entsprechender Weise im Körperglied derart aufgenommen sind, daß entsprechende UmgebunRsräume um die entsprechenden aufgenommenen Düsenglieder ausgebildet sind, die entsprechenden Mittellinien der Düsenglieder sich an einem Punkt treffen, der nach vorne in gleichen Abständen von den entsprechenden Enden der Düsenglieder beabstandet ist, die Umgebungsräume um die Düsenglieder mit den Durchgängen zum Führen des kompressiblen Fluids verbunden sind und in entsptfe-

ORIGINAL INSPECTED -2-

147607-200 (BLZ 200100 20) ■ TELEGRAMM: SPECHTZIES

chender Weise teilweise schmal genug ausgebildet sind, um zu bewirken, daß die zugehörigen Strömungen des kompressiblen Fluids um zugehörige Düsenglieder strömen, um das inkompressible Fluid aus den zugehörigen Längsdurchgängen durch die entsprechenden Bohrungen einzusaugen, so daß das darin sich befindende inkompressible Fluid durch entsprechende Veranlassungen mitgerissen wird, wenn entsprechende Strömungen des kompressiblen Fluids aus zugehörigen Umgebungsräumen ausströmen.
2. Zerstäubungseinheit der Zweiphasenbauart nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Aussenkonfiguration eines Abschnitts im Bereich des einen Endes eines jeden Düsengliedes nä— herungsweise die Form eines Geschosses aufweist, wobei ein vorderer Abschnitt dieses Abschnitts näherungsweise Pilzform besitzt, so daß eine ringförmige Aussparung an einer Stelle zwischen einem vorderen Ende des Düsengliedes und entsprechenden Stellen der Vielzahl der Bohrungen ausgebildet sein kann, und daß der teilweise schmale Umgebungsraum um das Düsenglied so angeordnet ist, daß er zwischen einem Raum, der die Vielzahl der Bohrungen umgibt, und einem Raum vergleichsweise vorherrscht, der den Basisabschnitt der geschoßartigen Form umschließt.
3. Zerstäubungseinheit der Zweiphasenbauart nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geschoßartig geformte eine Endabfichnitt des Düsengliedes aus Keramik gefertigt ist, während der andere Abschnitt des Düsengliedes aus Metall besteht, wobei das Düsenglied einen Eingriffsabschnitt für einen Eingriff mit einer. Schraubenzieher an einer Endoberfläche des Basisabschnitts dos Düsengliedes aufweist.
4. Zerstiiubungseinheit der Zweiphasenbauart nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Paar der Austrittsöffnungen, die zwischen zugehörigen freien Enden zugehöriger Umgebungsriiuae und den entsprechenden Enden zugehöriger Düsenglieder in entsprechender Weise ausgebildet sind, auf einem Oberflächen-

-3-030018/0660

abschnitt des Körpergliedes hinsichtlich einer Mitte dieses Oberflächenabschnitts bezüglich zueinander im we .entliehen entgegengesetzt angeordnet ist, wobei die entsprechenden Mittellinien eines jeden Paars der Austrittsöffnungen sich im Bereich eines Rechten Winkels an dem Punkt treffen.

5· Verfahren zur Erzeugung eines Nebels zumindest eines inkompressiblen Fluids, dadurch gekennzeichnet, daß

(a) das inkompressible Fluid in wenigstens zwei Ströme eines kompressiblen Fluids in komprimiertem Zustand in entsprechender Weise eingeleitet wird, so daß wenigstens zwei Ströme des komprimierten kompressiblen Fluids erzeugt werden, die in entsprechender Weise eine Anzahl von kleinen inkompressiblen darin ausgebildeten Fluidteilchen mitreißen, und daß

(b) bewirkt wird, daß die zumindest zwei Ströme des komprimierten kompressiblen Fluids eine Anzahl von kleinen inkompressiblen darin sich befindlichen Fluidteilchen

in entsprechender Weise mitreißen, die in Form von röhrenartigen Strömungen in die Atmosphäre entsprechend abgeleitet werden, um gegenseitig an einem Punkt zusammenzutreffen, der vorne in gleichen Abständen von den entsprechenden Entleerungspunkten der zumindest zwe i röhrenartigen Strömungen beabstandet ist, so daß kleine J inkompressible Fluidteilchen, die durch die zumindest

zwei röhrenartigen Strömungen mitgerissen werden, weiter in eine noch größere Anzahl von feineren inkompressiblen Fluidteilchen geteilt und anschließend weiter nach vorne als Nebelstrom durch eine Sekundärströmung verteilt werden, die an diesem Punkt hervorgerufen wird.

030018/0660