DE3105186A1

DE3105186A1 - Rotationszerstaeuber

Info

Publication number: DE3105186A1
Application number: DE19813105186
Authority: DE
Inventors: Antrag Auf Nichtnennung
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1981-02-13
Filing date: 1981-02-13
Publication date: 1982-09-09

Description

Rotationszerstäuber
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät für die Zerstäubung von Flüssigkeiten, insbesondere hochviskosen Flüssigkeiten und Suspensionen.
Für die Zerstäubung von Flüssigkeiten sind Düsen wie auch Rotationszerstäuber der verschiedendsten Bauarten bekannt.
Insbesondere bekannt sind Rotationszerstäuber, bei welchen die zu zerstäubende Flüssigkeit einem rotierenden Becher zugeführt wird, in welchem die Flüssigkeit zu einem dünnen Film ausgezogen und an der Becherlippe durch die Zentrifugalwirkung radial in den Zerstäuberluftstrom geschleudert wird.
Derartige Zerstäuber finden ihren industriellen Einsatz z.B. in der Trocknungs- und Feuerungstechnik.
Der Zerstäubungsgrad, d.h. die erreichbare Tropfenfeinheit hängt dabei unter.anderem ab von - der Flüssigkeitsviskosität - der Bechergeometrie, - der Becherdrehzahl, - dem Impuls der Zerstäuberluft.
Optimale Zerstäubungsbedingungen liegen insbesondere dann vor, wenn die Viskositäten - bei Einsatz der beachriebenen Rotationszerstäuber -im Bereich von 2- 8 °E, entsprechend oa. 12 -65 c St liegen.
Die Zerstäubung hoch- oder höchstviskoser Flüssigkeiten und Suspensionen stößt auf Schwierigkeiten oder an die Grenze der Durchführbarkeit, insbesondere dann, wenn aus verfahrenstechnischen oder verbrennungsspezifischen Anforderungen hohe Zerstäubungsqualitäten, d.h. besondere Tropfenfeinheiten gefordert werden.
Als Beispiele für hoch- oder höchstviskose Flüssigkeiten bzw. Suspensionen seien aufgeführt: Rußöl ............. mit ca. 50 °E 400 cSt Rückstandsöle ....... mit ca. 100 °E 780 cSt Venasse ........... mit ca. 600 °E 4.800 cSt Gasophalt ......... mit ca. 800°E 6.000 cSt Säureharz .......... mit ca. 1.600 °E 15.000 cSt Kohle-Wasser-Suspension) weisen - als nicht-Kohle-Öl-Suspension ) newtonsche Flüssigkeiten - eine Quasiviskosität auf bis zu 1.000°E 8.000 cSt.
Sollen Flüssigkeiten oder Suspensionen der vorausgeführten Art zerstäubt oder verbrannt werden, so sind die bisher bekannten Zerstäubersysteme nur unter Einschränkungen (Inkaufnahme unvollständiger Verbrennung, Korrosionen in nachgeschalteten Wärmetauschern, starke Verschmutzungen in nachgeschalteten Systemen etc.) einsetzbar.
Die erforderliche Zerstäubungsgüte wird nicht erreicht: Das Tropfenspektrum ist zu groß, - die Mischleistung mit dem Zerstäuber- und Verbrennungsluftstrom nicht optimal.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotationszerstäuber zu entwickeln, welcher hochviskose Flüssigkeiten zu feinem Nebel zerstäuben kann, um damit die beschriebenen Nachteile auszuschließen.
Nach der Erfindung wird dies durch eine besondere Bechergeometrie - insbesondere die Ausbildung der Becherlippe betreffend - bewirkt, verbunden mit der Anordnung der Zerstäuberluft-Ringdüse und der dadurch hervorgerufenen Impulsrichtung der Zerstäuberluft.
Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird durch das Zentralrohr 1 dem rotierenden Becher 4 zugeführt.
Der Antrieb erfolgt durch die Hohlwelle 3. Um das Zentralrohr 1 kann konzentrisch ein weiteres Zuführungsrohr 2 angeordnet werden, durch welches eine zweite Flüssigkeit, ein Gas- oder Dampfstrom dem Becher 4 zugeführt wird, um - die Viskosität zu verringern, - die Leistung des Zerstäubers zu erhöhen, - chemische Reaktionen der Flüssigkeiten vor der eigentlichen Zerstäubung zu vermeiden, - den Heizwert zu erhöhen, - kombinierte Flüssigkeit / Staub-Verbrennung zu ermöglichen, - Start-.und Abfahrvorgänge mit Hilfs- bzw.
Zünd-Brennetoffen fahren zu können, - den Brennstoff durch das Mantelrohr zu heizen (Säureharze) oder zu kühlen (z.B. bei der Blausäureverbrennung).
Gemäß der Darstellung in Fig. 1 wird die aus dem Zentralrohr 1 austretende Flüssigkeit in dem rotierenden Becher 4 zu einem dünnen Film 12 ausgezogen und der Becherlippe 5 zugeführt.
Durch die Zentrifugalkraft wird der Flüssigkeitsfilm 12 radial von der Becherlippe 5 abgeschleudert und trifft an der Zerstäuberluft-Ringdüse 6 auf den Zerstäuberluftstrom 11.
Der Zerstäuberluftstrom 11 vernebelt den Flüssigkeitsfilm 12 und vermischt sich - verbrennungsfähig - mit dem Sekundärluftstrom 10 in der Sekundärluftdüse 8.
Dieses Brennersystem ist in der Regel eingebettet in eine sogenannte Brennermuffel 9.
Fig. 2 zeigt in detaillierter Form den Gegenstand der Erfindung.
Erfindungsgemäß wird die Ausbildung der Becherlippe 5 des rotierenden Bechers 4 so vorgenommen, daß der Becherlippendurchmesser den eigentlichen größten Becherdurchmesser (gemessen tangential an der Becherinnenwand) um mindestens 4, maximal 18 mm überschreitet.
Der max. Becherinnendurchmesser ist im wesentlichen abhängig von der Durchsatzleistung des Bechers; der Becherdurchmesser bestimmt allerdings auch die erreichbare Film stärke und damit die Zerstäubungsgüte.
Eine beliebige Vergrößerung des Becherdurchmessers würde zwar die Zerstäubungsgüte verbessern, - aber bei Teillast zerreißt der Flüssigkeitsfilm 12, die Coroliskräfte bilden Fäden mit dem Ergebnis größerer Tropfenbildung.
Erfindungsgemäß wird durch die Becherlippen-Erweiterung = Lippendurchmesservergrößerung der Flüssigkeitsfilm 12 weiter ausgezogen (verdünnt), ohne daß der Film zeitlich zerreißen oder die Coroliskräfte Fadenbildung bewirken könnte.
Je nach den physikalischen Eigenschaften der zum Einsatz kommenden Flüssigkeiten kann die Becherlippe 5 gerundet oder gebrochen ausgeführt werden.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Becherlippe 5 auf der Becheraußenseite so ausgebildet, daß diese mit dem Sekundärluft-Führungsgehäuse 7 eine Ringdüse 6 bildet, welche mit dem Winkel Alpha in den Sekundärluftstrom 10 eindringt.
Mit dieser Einrichtung wird der Luft-/Brennstoffnebel schneller und intensiver mit der Sekundärluft vermischt; überraschenderweise verbessert sich die Zerstäubungsgüte durch diese angewinkelte Ringdüse6 erheblich, so daß die Tropfenform minimal und die Verbrennungsgüte optimal wird. Diese optimalen Werte werden bei einem Düsenwinkel zwischen 45 - 65 ° erreicht.
Die durch den Luftstrom 11 vor der Ringdüse 6 erzielbare Zerstäubungsgüte ist - wie vorbeschrieben -unter anderem auch abhängig von den physikalischen Eigenschaften der jeweiligen Flüssigkeit.
Die Zerstäuberluft 11 bewirkt die Veraebelung des von der Becherlippe 5 ablaufenden Flüssigkeits films 12 geschwindigkeits- und zeitabhängig. Auf höchstviskose $Flüssigkeiten (z.B. 1.000 °E) muß der Zerstäuberluftstrom 11 länger einwirken als auf Flüssigkeiten mit einer Viskosität mittlerer Größe (z.B. 100 °E).
Ähnliche Zusammenhänge liegen vor bei der Zerstäubung von Suspensionen.
Die zeitliche Einwirkung des Zerstäuberluftstromes 11 auf den von der Becherlippe 5 ablaufenden Flüsaigkeitsfilmes 12 ist jedoch eine Funktion der Schlitzbreite der Zerstäuberluftdüse 6.
Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung kann das angephaste Zerstäuberluftgebuse 7 axial so verschoben werden, daß damit eine Verengung oder Verbreiterung des Schlitzes der Zerstäuberluftdüse 6 bewirkt wird.
Durch dieses System wird entsprechend den physikalischen Eigenschaften des Brennstoffes einmal die zeitliche Einwirkung des Zerstäuberluftstromes 11 auf den Flüssigkeitsfilm 12 bewirkt, - zum anderen erfolgt durch die Verstellung eine Veränderung des Zerstäubungsimpulses P - m . w.
L e e r s e i t e

Claims

Patentansprüche 1) Rotationszerstäuber für die Zerstäubung von Flüssigkeiten und Suspensionen, insbesondere zum Zwecke der Verbrennung, bestehend aus einem rotierenden Becher (4), einem Zulaufrohr (1) und einer Zerstäuberluftdüse (6). gebildet aus dem rotierenden Becher (4) und dem Zerstäuberluftgehäuse (7) d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Durchmesser der Becherlippe (5) mindestens 4 mm, maximal 18 mm größer ist als der größte Becherinnendurchmesser, gemessen an den axialen Tangenten der Becherinnenwand.
2) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 d a d u r c h g e k e n n z e 1 c h n e t daß die Becherlippe (5) mit dem Zerstäuberluftgehäuse (7) eine winkelig angestellte Ring düse bildet.
3) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 - 2 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der-Anstellwinkel Alpha der Zerstäuberluftdüse (6) mindestens 65 ° und maximal 45 ° beträgt.
4) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 - 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Becherlippe (5) anstelle der Rundung eine Abbruchkante hat.
5) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 - 4 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Spaltbreite der Zerstäuberluftdüse (6) durch axiale Verschiebung des Zerstäuberluftgehäuses (7) verstellt werden kann.
6) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 - 5 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Zuführung von Brennstoffen und/ oder Dämpfen, Gasen durch zwei koaxiale Rohre (1,2) erfolgt.
7) Rotationszerstäuber nach Anspruch 1 - 6 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das koaxial angeordnete Rohr (2) der Durchleitung von Heiz- oder Kühlflüssigketten dient.