DE3423373A1

DE3423373A1 - Duese zur zerstaeubung viskoser fluessigkeiten

Info

Publication number: DE3423373A1
Application number: DE19843423373
Authority: DE
Inventors: Wolfgang DDR 1502 Potsdam Dittrich; Ingomar DDR 1501 Drewitz Fischer; Joachim DDR 1503 Potsdam Gubela; Rainer Dipl.-Ing. DDR 1502 Potsdam Lingner; Heinrich Dipl.-Leb.Chem. DDR 1505 Bergholz Petzold; Ralph Dipl.-Chem. Dr. DDR 1504 Beelitz Puhlmann; Uwe Dipl.-Ing. DDR 1500 Potsdam Rohland; Ulrich Dipl.-Ing. DDR 1503 Potsdam Walter
Original assignee: INST GETREIDEVERARBEITUNG
Current assignee: INST GETREIDEVERARBEITUNG
Priority date: 1983-08-29
Filing date: 1984-06-25
Publication date: 1985-03-07
Also published as: NL8402307A; DK398684D0; CH662290A5; DK398684A; HUT35191A; HU189932B

Description

Duse zur Zerstäubung viskoser Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine spezielle Düse zur schonenden Zerstäubung von viskosen Flüssigkeiten. Die Düse ist insbesondere geeignet zur Zerstäubung von viskosen Lösungen flüssigen Dispersionen Emulsionen Suspensionen bzw. Aufschlämmungen mit Hilfe von Druckluft.
Düsenkonstruktionen sind in der Regel bestimmten Anwendungsgebieten angepaßt so daß die technologischen Parametereiner Düse. zum Beispiel Sprühwinkel Sprühkegelform Tröpfchengröße oder Durchsatz nur in geringen Grenzen verändert werden können.
Bei bekannten technischen Verfahren werden Flüssigkeiten zum Zerstäuben und zur Erzeugung kleiner Tröpfchen mit hohem Druck durch Düsen gepreßt. Beim Austritt aus der Düse entstehen infolge der Entspannung Tröpichen unterschiedlicher Größe (Einstoffdüse). Bei anderen Ausführungen werden Flüssigkeiten mit geringem Druck einer Düse zugeführt und durch Druckluft die parallel oder senkrecht zum Flüssigkeitsstrahl geführt wird in kleine röp9chen zerrissen (ZweistoIfdüse) Düsen dieser Art erfordern beim Versprühen von viskosen Flüssigkeiten einen hohen Flüssigkeitsdruck- Beim Unterbrechen des Sprühvorganges muß zur Vermeidung eines hachtropfens der Düse ein zusätzlicher pneumatischer Verschluß eingebaut werden.
Durch eine spezielle Anordnung von Flüssigkeitsdüse und Luftdüse ist es möglich daß die Flüssigkeit durch die austretende Druckluft aus dem Vorratsbehälter gesaugt wird Diese Düsenkonstruktion eignet sich nicht für viskose Flüssigkeiten.
In der US-PS 4 256 263 wird eine Einstoffdüse beschrieben die für hohe Produktdrücke ausgelegt ist Diese Düse ist mit einer Drallvorrichtung für die zu verdüsende Flüssigkeit ausgestattet die eine gleichmäßige Ausbildung des Sprühkegels garantiert Flüssigkeiten mit hoher Viskosität können mit dieser Düse nicht vernebelt werden Ebenfalls nur für dünnflüssige Medien geeignet ist eine Vorricntung bei der die Flüssigkeit seitlich in eine Kammer eingeleitet und dort mittels eines Kugelsysterns mechanisch vermischt wird um danach aus der -se auszutreten (US-PS 4291 835) In der US-PS-Re 30 004 wird für viskose Flüssigkeiten ein Prinzip beschrieben das für langsame Durchflußgeschwindigkeiten geeignet ist Die Flüssigkeit wird hierbei Jedoch in Porm eines Hohlkegels zerstäubt Für Flüssigkeiven mit sehr hohen Durchflußgeschwindigkeiten können die zum Beispiel in der US-PS 4 361 282 beschriebenenPropellerdüsen eingesetzt werden In dem DD-AP 0153 585 wird eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Brzeugrung von Mikroflüssigkeitströpfohen beschieben. Dabei wird aus einer Öffnung in einen Zerstäuberraum eine Flüssigkeit derart eingespritzt daß ein im wesentlichen hoher Sprühkegel entsteht der von einer äußeren Gas strömung beaufschlagt wird deren Strömungsbahn etwa konzentrisch und schraubenförmig zur gedachten Achse des Sprühkegels verläuft so daß der Sprühkegel durch die Gesströmung aufgehoben wird Die bekannten Vorrichtungen und Verfahren haben den Nachteil daß bem Versprühen viskoser Flüssigkeiten ( 500 cp) also insbesondere von flüssigen Dispersionen Emulsionen Suspensionen bzw Aufschlämmungen keine feinen Tröpfhohen erreicht werden der Durchsatz niedrig und der Druckluftbedarf hoch ist. außerdem werden bei Düsen beiannter bauart beim Einsatz viskoser Flüssigkieten nur Sprühwinkel 90 ° erreicht. Auch besteht die Gefahr daß flüssige Emulsionen zerstört werden Das Ziel der Erfindung besteht in der Entwicklung einer Düse zum Zerstäuben von viskosen Flüssigkeiten mittels Druckluft. Die Düse soll bei möglichst geringem Druckluftbedarf einen hohen Durchsatz sichern Zerstörungen von dispersen Systemen vermeiden und eine Zerstäubung in Form eines vollen Sprühkegels größtmöglichen Durchmessers ermöglichen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Düse zur Zerstäubung viskoser Flüssigkeiten zum Beispiel flüssiger Dispersionen Emulsionen Suspensionen bzw Aufschwämmungen zu entwickeln mit der eine feine gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitströpfchen bei einem Sprühwinkel bis 120 ° mit hohem Durchsatz erreicht werden kann.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst daß durch eine besondere Art der Zuführung der zu zerstäubenden Flüssigkeit in eine Verwirbelungskammer eine solche intensive Vormischung der Druckluft mit der Flüssigkeit erzielt wird daß bereits in der Verwirbelungskammer eine Vernebelung der Flüssigkeit eintritt und das Flüssigkeit/Luftgemisch beim Verlassen der Verwirbelungskammer trotz der hohen Viskosität der Flüssigkeit durch Expansion in feinste Tröpfchen zerstäubt wird.
Erreicht wird die besondere Art der Zuführung der zu zerstäubenden Flüssigkeit durch seitlich im konischen Teil des Zuführungskanals (1) angebrachte Austrittsöffnungen (3). Für die Erzielung eines maximalen Verwirbelungseffektes ist der Winkel in welchem die Austrittsöffnungen (3) zum Luftstrom (8) angebracht sind von besonderer Bedeutung; Als günstig erwiesen hat sich ein Winkel von 45 o 135 zum Luftstrom (8) Die Druckluft kann vorher durch Drallschlitze bekannter Bauart in wirbelnde Bewegung versetzt werden.
Mit der erfindungsgemäß gestalteten Düse wird ein hoher Durchsatz bei schonender Zerstäubung erreicht Schonende Zerstäubung ist von besonderer Bedeutung bei Emulsionen da eine Zerstörung des dispersen Systems vermieden wird.
Der Druckluftbedarf der erfindungsgemäßen Düse ist gegenüber herkbmmlichen Zweistoffdüsen wesentlich geringer und der technische Aufwand gegenüber Einstoffdüsen erheblich minimiert.
Somit sind in der erfindungsgemäß gestalteten Düse die Vorzüge von ein- und Zweistoffdüsen vereint Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht auch darin daß Tröpfchengröße und Sprühmenge durch Veränderung der Anzahl und Größe der Austrittsöffnungen (3) sowie durch Änderung des Winkels der Austrittsöffnungen (3) zum Luftstrom (8) eingestellt werden können.
Weiterhin besteht ein Vorteil der Erfindung darin. daß durch die erfindungsgemäß variabel zu gestaltenden geometrischen Abmessungen der Verwirbelungskammer(4) infolge der Veränderung des Abstandes zwischen Flüssigkeitsautritt (3) und Austrittsöffnung der Verwirbelungskammer (9) eine beliebige Änderung des Sprühkegels bis 120 möglich ist (6), Gegenüber anderen vergleichbaren Düsen besteht ein wesentlicher Vorteil darin daß der Sprühkegel (6) als Vollkegel ausgebildet wird was eine gleichmäßige Tröpfchenverteilung garantiert Weiterhin ist durch die Anordnung der Flüssigkeitsaustrittsöffnung (3) in Kombination mit dem eingestellten Flüssigkeits- und Luftdruck der Flüssigkeitsstrom nach Abschalten der Förderpumpe für die Flüssigkeit sofort unterbrochen so daß ohne zusätzlich eingebaute mechanische elektromagnetische oder pneumatische Absperreinrichtungen der Sprühprozeß unterbrochen wird und ein Nachtropfen der Düse ausgeschlossen ist Einen besonderen Vorteil weist das Düsensystem beim Versprühen von hochviskosen Protein- bzw. Stärkelösungen auf die relativ leicht Gele bilden da durch Verwendung niedriger Flüssigkeits- und Sprühluftdrücke die Ablcühlung der Flüssigkeit beim Expandieren gering ist.
Abbildung 1 zeit eine erfindungsgemäß gestaltete Düse zum Zerstäuben viskoser Flüssigkeiten mittels Druckluft. Die Zuführung der Druckluft (8) erfolgt in bekannter Weise. Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird so geführt daß sie durch 4 Austrittsöffnungen (3) die sich im konischen Teil des zentralen Zuführungskanals (1) befinden in die Verwirbelungskammer (4) gelangt.
Im vorliegenden Beispiel wird eine Emulsion hoher Viskosität mit einem Druck von 0 1 .. 0 2 NPa der Düse (2) zugeführt Durch die vier symmetrisch angeordneten Austrittsöffnungen (3) wird die Emulsion in einem feinen Strahl in die Verwirbelungskammer (4) gedrückt Die zum Versprühen der Emulsion benötigte Druckluft (0 2 0 4 NPa) wird durch Drallschlitze (5) in eine wirbelnde Bewegung versetzt Die wirbelnde Druckluft vermischt sich mit der austretenden Emulsion in der Verwirbelungskammer unter erhöhtem Druck Beim Austritt aus der Verwirbelungskammer entsteht ein feiner Nebel Der Sprühkegel (6) kann durch Variation der Größe der Verwirbelungskammer (4) durch Herein- und Herausschrauben der uberwurimutter (7) bis auf 120 ° eingestellt werden Bezugszeichen (1) Flüssigkeitszuführung (2) Düse (3) Austrittsöffnungen (4) Verwirbelungskammer (5) Drallschlitze (6) Sprühkegel (7) Überwurfmutter zur Änderung der Größe der Verwirbelungskammer (8) Druckluftzuführung (9) Austrittsöffnung der Verwirbelungskammer - Leerseite -

Claims

Patentansprüche 1. Die zur Zerstäubung viskoser Flüssigkeiten insbesondere viskoser Lösungen flüssiger Dispersionen Emulsionen Suspensionen bzw. Aufschlämmungen mittels Druckluft dadurch gekennzeichnet daß gemäß Abbildung 1 im konischen Teil des zentralen Zuführungskanals (1) für die zu zerstäubende Flüssigkeit mehrere Austrittsöffnungen (3) angeordnet sind.
2. Düse nach Pkt 1 dadurch gekennzeichnet daß die Austrittsbffnungen (3) für die zu zerstäubende Flüssigkeit im Winkel von 45 ° -. 135 ° zur Druckluft (8) angeordnet sind