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Verfahren zur Wasserentziehung aus Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen
u. dgl.
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Es ist bekannt, daß man zum Zweck der Wasseraustreibung aus Lösungen,
Suspensionen, Emulsionen u. dgl. diese Stoffe innerhalb eines geschlossenen Raum,
es in feine Nebelform zerstäubt und durch diesen Flüssigkeitsnebel heiße Luft durchführt.
Diese Behandlltmg beruht darauf, daß mit zunehmender Oberfläche der Flüssigkeiten
die Verdunstung wächst. Die Vergrößerung der Flüssigkeitsoberfläche wird zunächst
dadurch erreicht, daß man eine bestimmte flüssigkeitsmenge in eine große Anzahl
feiner Tröpfchen iiberführt, deren Gesamtoberfläche größer ist, als wenn die Flüssigkeitmenge
selbst in dünnster Schicht auf irgendeiner Unterlage ausgebreitet wird. Die bekannten
Zers täubungsverfahren arbeiten entweder mit wagerechter oder annähernd wagerechter
Zerstäubungsschicht oder mit einer Schicht in Form eines an der Grundfläche offenen
Kegels oder eines Zylinders, und sie bringen die für die Trocknung gfinstigen großen
Oberflächen einzig und allein durch Unterteilung der Flüssigkeitsmenge in Tröpfchen
hervor. Das vorliegende Verfahren ermöglicht nun eine noch weitergehende Vergrößerung
der Oberfläche und damit Erhöhung der Wasserentziehung dadurch, daß außer der Überführung
der Fliissigkeitsmenge in eine große Anzahl feiner Tropfen auch die Oberfläche der
von den Tropfen gebildeten Zerstäubungsschicht weiter vergrößert wird, als dies
bei den bisher bekannten Verfahren möglich war.
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Bei vorliegender Erfindung wird die Zerstäubungsschicht derart in
Drehung versetzt, daß ihre Oberfläche die Form der Umdrehungsfläche eines parabolischen
Rotationskörpers annimmt, dessen Erzeugungskurve ihren Ursprung in einem Punkt der
Rotationsachse hat Diese Form wird dadurch erzielt, daß mindestens zwei entgegengesetzt
kreisende Teilströme die zerstäubte Flüssigkeit derart in
Drehung
versetzen, daß die ebene Bewegung jedes Flüssigkeitströprchens in eine gesetzmääig
räumliche Bewegung überführt wird.
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Diese räumliche Bewegung ist die Resultierende zweier ebenen Teilbewegungen,
deren Ebenen in jedem Differential der Zeit senkrecht aufeinanderstehen. Die erste
Teilbewegung ist die durch Zerstäuben hervorgerufene paraboische Wurfbewegung eines
Flüssigkeitströpfchens in der Parabelebene.
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Die zweite Teilbewegung ist die Kreis bewegung winkel recht zur Parabelebene.
Es ist somit in jedem Augenblick der Bewegungen, jedes Flüssigkeitströpfchen gezwungen,
eine eindeutig bestimmte Bahn auf der Um drehungsfläche des Rotationskörpers der
Bahnkurve seiner ersten Teilbewegung auszuführen.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung beispielsweise schematisch veranschaulicht.
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Durch die Einführung des Trockenluftstromes in beispielsweise nur
zwei Strömen, die entgegengesetzt im Troclienturm kreisen, wird die parabolishce
Wurfbewegung des Flüsdsigkeitströpfchens derart beeinflußt, daß sich je nach Stärke
des einen oder anderen Luftstromes der Krümmungsradius der parabolischen Wurfkurve
im Scheitel ändert (Abb. I). Man erreicht so nicht nur eine Verlängerung der Bahnkurve,
sondern der Abstand des Schwerpunkts der Bahnkurve von der Rotationsachse wird gleichzeitig
vergrößert, so daß nach der zweiten Guldinschen Regel die Vergrößerung der Umdrehungsfläche
durch Vergrößerung beider maßgebenden Faktoren bewirkt wird.
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Auf das in dem Trockenraum zerstäubte Flüssigkeitströpfchen wirkt
in erster Linie die Beschleunigungskraft der Erde, die das Flüssigkeitströpfchen
zwingt, in einer steil abfallenden paraboliscehn Kurve zu fallen.
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Durch die Einwirkung des einen der Luftströme, der durch Drosselung
in seiner Stärke regelbar ist auf den anderen Luftstrom (Abb. 2) iäßt sich dessen
Drehgeschwindigkeit und Steigung regelbar auf das frei fallende Flüssigkeitströpfchen
übertragen. Dieses Tröpfchen erfährt dann neben der ebenen paarabolischen Wurfbewegung
noch eine kreisende Bewegung um die Zerstäubungsachse, wodurch eine Vergrößerung
der Wurfweite bewirkt wird. Nilit zunehmender Steigung des Luftstromes nimmt die
Einwirkung der Beschleunigungskraft der Erde auf das Elüssigkeitströprchen ab. Die
ursprüngliche Bahnkurve des Flüssigkeitströpfchen erfährt somit eine Streckung im
Scheitel der Kurve, die bei der Rotation der Kurve die Oberflächenvergrößerung der
Zerstäubungsscbicht bewirkt. Durch die Regelbarkeit der Stärke des einen oder anderen
Luftstromes kann somit in Anpassung an den Trocknungsvorgang die jeweils zweckmäßige
Vergrößerung der Oberfläche der Zerstäubungsschicht bewirkt werden.
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Abb. I zeigt eine Schar von ebenen parabolsichen Bahnkurven zerstäubter
Flüssigkeitsteilceh. Die punktierten Kurven veranschaulichen die Oberfläche der
Zerstäubungsschicht, wie sie beispielsweise bei dem Düsenspritzverfahren entsteht.
Die gestrichelten Kurven lassen die Umformung einer solchen Zerstäubungsschicht
erkennet bei geringer Einwirkung kreisender Luftströme von entgegengesetztem Drehsinn
nach vorliegendem Verfahren. Die strichpunktierten Kurven kennzeichnen die Zunahme
dieser Einwirkung bei entsprechender Drosselung der einen oder der anderen Luftströme.
Die Größenzunahme der Krümmungsradien P1, P2, P3 sowie die Zunahme der Schwerpunktsabstände
sl, S2, S, von der Rotationsachse ist ein Maß für die Größenzunahme der Länge der
Bahnkurven bzw. der Oberfläche der Zerstäubungsschicht.
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Abb. 2 undf 3 stellen einen wagerechten und einen senkrechten Schnitt
durch einen Reaktionsturm dar und zeigen die Einführung des Trockenluftstromes in
den Reaktionsturm beispielsweise mit zwei Teilströmen A und B von entgegengesetzter
Richtung in zwei offenen Ringkanälen a und b. c und d sind Drosselschieber zum Drosseln
der Luftströme.
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C ist das Abzugsrohr für die Trockenluft.