DE3936080A1 - Drallerzeuger fuer zerstaeuberduesen - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Erzeugen und Veriie
ren der Drallströmung in Zerstäuberdüsen und ist anwendbar zur
Erzeugung der Drallströmung der zu zerstäubenden Flüssigkeit in
Einstoff-Dralldüsen und in Zweistoff-Dralldüsen, sowie zur Erzeu
gung der Drallströmung des zerstäubenden Gases in Zweistoff-
Dralldüsen.
Die bekannten Vorrichtungen zur Erzeugung der Drallströmung in
Einstoff- und Zweistoff-Dralldüsen sind Leitschaufeln axialer und
radialer Bauart und tangentiale Zuführungen in einen Drallraum
der Zerstäuberdüse.
Vorrichtungen mit Leitschaufeln radialer Bauart besitzen den
Nachteil, daß ein erhöhter Energieaufwand zur Erzeugung der
Drallströmung infolge der Reibungsverluste an den Flächen der
Leitschaufeln und infolge von Vermischungsverlusten der konstruk
tionsbedingt nicht tangential realisierbaren Einlaufströmung des
Fluids in den Drallraum mit der Drallströmung in diesem Drallraum
auftritt.
Vorrichtungen mit Leitschaufeln axialer Bauart haben den Nach
teil, daß ein erhöhter Energieverlust bei der Erzeugung der
Drallströmung dadurch entsteht, daß die Umlenkung der Strömung
zur Erzeugung der Drallströmung bei hoher Strömungsgeschwindig
keit erfolgt, und durch die Nabe des axialen Leitapparates ein
Totwassergebiet entsteht. Bei der Zerstäubung von Dispersionen
treten in diesem Totwassergebiet Ablagerungen von Feststoff auf,
die zur Verringerung der technichen Verfügbarkeit des Draller
zeugers führen.
Die Anwendung eines oder mehrerer tangentialer Zuführungen in
einen Drallraum führt infolge von Vermischungsverlusten der tan
gential in die Drallströmung im Drallraum eintretenden Strömung
zu einem erhöhten Energieverbrauch für die Aufrechterhaltung der
Drallströmung. Bei der Verwendung von einer oder nur wenigen
tangentialen Zuführungen entsteht eine unsymmetrische Drall
strömung in der Drallkammer, die zu einer Verbreiterung des
Tropfenspektrums dieser Zerstäuberdüse führt.
Zur Erzielung hoher Drallgeschwindigkeiten mit Hilfe von Leit
schaufeln axialer oder radialer Bauart und mit Hilfe von tangen
tialen Zuführungen sind hohe Strömungsgeschwindigkeiten und dem
zufolge enge Strömungsquerschnitte erforderlich. Damit treten in
diesen Vorrichtungen erhöhte Energieverluste auf. Bei der Zer
stäubung von Dispersionen erhöht sich die Gefahr der Verstopfung
der Strömungskanäle und der Erosion der Drallerzeuger.
Bekannte Verfahren zum Variieren der Drallgeschwindigkeit in
Zerstäuberdüsen bestehen in der Veränderung des Anstellwinkels
von Leitschaufeln, in der Kombination von radialer bzw. axialer
Zuführung mit einer tangentialen Zuführung des Fluids in einen
Drallraum und der Rückführung eines Teiles des Fluides aus dem
Drallraum und der erneuten tangentialen Zuführung in den Drall
raum.
Die Veränderung des Anstellwinkels der Leitschaufeln erfordert
komplizierte Vorrichtungen, die insbesondere bei der Zerstäubung
von Dispersionen störanfällig sind.
Die Kombination der radialen bzw. axialen Zuführung mit einer
tangentialen Zuführung des Fluids in einen Drallraum ermöglicht
die Steuerung der Drallströmung im Drallraum in einem weiten
Bereich. Der entscheidende Nachteil dieses Verfahrens besteht
jedoch darin, daß hohe Vermischungsverluste auftreten und unsym
metrische Strömungsverhältnisse im Drallraum entstehen, insbeson
dere bei der Kombination von radialer und tangentialer Zuführung.
Durch die Rückführung eines Teiles des Fluidstromes aus dem
Drallraum und die erneute tangentiale Zuführung in den Drallraum
kann die Geschwindigkeit der Drallbewegung im Drallraum erhöht
werden. Der entscheidende Nachteil dieses Verfahrens ist der hohe
apparative Aufwand zu seiner Realisierung.
Der Erfindung liegt das Ziel zugrunde, die Erzeugung der Drall
strömung in Einstoff- und Zweistoff-Dralldüsen zur Zerstäubung
von Flüssigkeiten mit einem minimalen Energieaufwand zur Siche
rung eines hohen Zerstäubungswirkungsgrades der Düse bei Gewähr
leistung einer hohen technischen Verfügbarkeit durch das Vermei
den von Verstopfung, Erosion und Ablagerung von Feststoff zu
realisieren, mit der Möglichkeit der Variation der Drallgeschwin
digkeit zur Anpassung der Düse an verschiedene Fluiddurchsätze
und Fluideigenschaften oder zur Realisierung verschiedener Trop
fenspektren zu versehen und mit einem geringen technischen Auf
wand zu realisieren. Eine weitere Zielstellung der Erfindung
besteht darin, im Drallraum der Einstoff- bzw. Zweistoff-Düse
eine möglichst symmetrische Drallströmung zu erzeugen, um einen
hohen Wirkungsgrad des Zerstäubungsprozesses bei Gewährleistung
eines engen Tropfenspektrums zu erzielen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Gestaltung eines Drall
erzeugers mit dessen Hilfe bei geringem Energieverlust eine
möglichst rotationssymmetrische Drallströmung hoher Intensität
erzeugt werden kann, und bei der die Steuerung der Drallbewegung
durchsatzunabhängig ist.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß
- a) der Drallerzeuger aus einer rotationssymmetrischen Drallkammer mit oberer, unterer und äußerer Begrenzung, an der sich eine oder mehrere Eintrittsöffnungen befinden, besteht, und die Dralkammer zum Drallraum bzw. zur Austrittsöffnung der Dralldüse eine rotationssymmetrische Ausströmöffnung in Form eines Ringspaltes hat,
- b) die Symmetrieachse der Drallkammer mit der Symmetrieachse des Drallraumes bzw. der Austrittsöffnung der Dralldüse zusammen fällt,
- c) sich an jeder Eintrittsöffnung der Drallkammer ein tangentia ler Zuführungskanal befindet,
- d) die Querschnittsfläche eines tangentialen Zuführungskanales und der Einströmquerschnitt der Drallkammer jeweils an der Stelle der tangentialen Einmündung dieses Zuführungskanales einen Unterschied von maximal 50% aufweisen,
- e) der Durchmesser der äußeren Begrenzung der Drallkammer min destens um die doppelte Breite des tangentialen Zuführungska nales größer ist als der Durchmesser der Austrittsöffnung der Drallkammer,
- f) die radial durchströmte Querschnittsfläche der Drallkammer ab einer Entfernung von ihrer äußeren Begrenzung, die höchstens der Breite des tangentialen Zuführungskanales entspricht, bis zu ihrer Austrittsöffnung abnimmt,
- g) die Linie, die bei einem Längsschnitt durch die Drallkammer den gleichen Abstand zu der oberen und unteren Begrenzung der Drallkammer hat, auf mindestens zwei Drittel ihres Verlaufes von der äußeren Begrenzung bis zur Austrittsöffnung hin einen Winkel α von 90 bis 110 Grad zur Symmetrieachse aufweist.
Die Austrittsöffnung der Drallkammer ist die radial durchströmte
Querschnittsfläche bei dem radialen Abstand von der
Symmetrieachse, ab dem in radialer Richtung zur Symmetrieachse
diese Fläche nicht mehr abnimmt. Die radial durchströmte Quer
schnittsfläche der Drallkammer wird gebildet aus dem Durchmesser
und der Höhe an der jeweiligen Stelle der Drallkammer. Als Höhe
gilt der Abstand von der oberen zur unteren Begrenzung der Drall
kammer, gemessen parallel zur Symmetrieachse.
Als Einstromquerschnittsfläche der Drallkammer wird die Fläche an
der Stelle der tangentialen Einmündung eines Zuführungskanales,
betrachtet durch einen Längsschnitt durch die Drallkammer,
definiert, die gebildet wird von der oberen, unteren und äußeren
Begrenzung der Drallkammer sowie einer Parallelen zur
Symmetrieachse, die die Umfangsbegrenzung der Querschnittsfläche
des Zuführungskanals an der zur Symmetrieachse liegenden Seite
des Zuführungskanals berührt.
Die Breite des Zuführungskanales ist definiert als der Abstand
zwischen zwei zur Symmetrieachse der Drallkammer parallelen
Geraden, die die Umfangsbegrenzung der Querschnittsfläche des
Zuführungskanales an beiden Seiten berühren.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Drallkammer läßt
verschiedene konstruktive Möglichkeiten zu. Dabei sollte die Höhe
der Drallkammer ab einer Entfernung von der äußeren Begrenzung der
Drallkammer, die gleich der Breite eines tangentialen
Zuführungskanales ist, bis zur Austrittsöffnung der Drallkammer
nicht zunehmen. Günstig sind solche Ausführungen, bei denen die
Höhe der Drallkammer auf einem Teil der Strecke von der Begren
zung der Drallkammer bis zur Austrittsöffnung verringert wird, da
durch die damit realisierte größere radiale Beschleunigung der
Strömung eine Vergleichsmäßigung der Strömung erreicht wird. Be
sonders bevorzugt sind solche Ausführungen, bei denen die
Höhe der Drallkammer auf die Hälfte reduziert wird.
Weiterhin wird der Drallerzeuger vorzugsweise so gestaltet, daß
er mit mehreren, insbesondere mit einer geradzahligen Anzahl von
Zuführungskanälen versehen ist, die gleichmäßig über den Umfang
verteilt sind, dabei sollte bei allen Anschlüssen der Inhalt und
die Form der Querschnittsfläche gleich sein. Die Form der Quer
schnittfläche der tangentialen Zuführung kann bei der Ausführung
von Drallerzeugern unterschiedlich sein, bevorzugt ist jedoch
eine rechteckige Querschnittsfläche. Aus fertigungstechnischen
Gründen ist in manchen Fällen eine kreisrunde Querschnittsfläche
günstig. Bei der Wahl der Querschnittsfläche ist aber zu beach
ten, daß sich die Querschnittsfläche des jeweiligen tangentialen
Zuführungskanales von der Einströmquerschnittsfläche der Drall
kammer nicht mehr als 50% unterscheidet. Bevorzugt ist eine
identische Ausführung der Einströmquerschnittsfläche der Drallkam
mer und der Querschnittsfläche des Zuführungskanals. Bei einer
solchen Gestaltung erfährt die Strömung keine überflüssige Ver
zögerung oder Beschleunigung beim Eintritt in die Drallkammer,
sondern kann sich ungestört zur Drallströmung umbilden.
In Übereinstimmung mit der bevorzugten Ausführungsform des recht
eckigen Querschnitts der Zuführungskanäle ist die äußere Begren
zung der Drallkammer vorzugsweise ein Zylindermantel. Für die
Zuführungskanäle wird bevorzugt eine solche Gestaltung gewählt,
bei der diese - unabhängig von ihrem Querschnitt - eine gerade
Länge von mindestens dem 1,5fachen Wert des gleichwertigen
hydraulischen Durchmessers der Kanalquerschnittsfläche besitzen
und sich die Querschnittsfläche des durchströmten Kanals nicht
ändert.
Der Außendurchmesser der Drallkammer sollte vorzugsweise
mindestens doppelt so groß sein wie der Durchmesser der Aus
trittsöffnung der Drallkammer. Je größer das Verhältnis von
Außendurchmesser der Drallkammer zum Durchmesser der Austritts
öffnung ist, je mehr Zuführungskanäle bei gleichbleibender
Gesamtquerschnittsfläche aller Zuführungskanäle verwendet werden,
desto gleichmäßiger sind die Strömungsgrößen beim Eintritt in den
Drallraum der Düse über den Umfang verteilt und umso geringer
ist der Energieverlust für die Umbildung der Drallströmung.
Die Drallströmung in der Drallkammer sollte im wesentlichen in
der Ebene senkrecht zur Symmetrieachse ausgebildet werden, da
hierdurch die Energieverluste durch Wandreibung an der oberen
Begrenzung der Drallkammer am geringsten sind. Das fordert, daß
die Linie, die bei einem Längsschnitt durch die Drallkammer den
gleichen Abstand zu oberer und unterer Begrenzung der Drallkammer
hat, auf mindestens zwei Dritteln ihres Verlaufs von der äußeren
Begrenzung bis zur Austrittsöffnung hin einen Winkel α von 80 bis
110 Grad zur Symmetrieachse des Drallerzeugers aufweist. Erst
danach kann eine Richtungsänderung erfolgen, um die Strömung
gegebenenfalls zusätzlich in eine axiale Richtung zu lenken, wenn
dies für die besondere Konstruktion der Düse zweckmäßig er
scheint. Bevorzugt ist jedoch, daß diese Linie nicht nur auf zwei
Drittel der Strecke, sondern auf ihrem gesamten Verlauf einen
Winkel α von 80 Grad zur Symmetrieachse hat.
Mit diesem Aufbau des Drallerzeugers wird erreicht, daß die
Umfangskomponente der Strömungsgeschwindigkeit bei einem verhält
nismäßig großem Umfang erzeugt wird. Der Wirbel setzt sich zur
Achse im wesentlichen nach den Gesetzen eines Potentialwirbels
fort und erreicht damit höhere Umfangsgeschwindigkeiten als bei
tangentialer Einleitung unmittelbar am Umfang des Drallraumes.
Wichtig ist, die Tangente an die äußere Begrenzung der Drallkam
mer anzulegen.
Die Aufteilung des gesamten Stromes auf mehrere Zuführungskanäle
führt zu einer - entsprechend der Anzahl der Kanäle - sich ver
ringernden Eintrittsgeschwindigkeit. Bei der Umlenkung des Stoff
stromes auf die Umlaufbahn in der Drallkammer sind die Energie
verluste wegen der niedrigen Geschwindigkeit deutlich geringer.
Eine spiralförmige Kontur der Drallkammer in der Ebene des
erzeugten Wirbels wird nicht verwendet. die Strömung bewegt sich
auch ohne diese Kontur in Form eines Wirbels. Durch die rota
tionssymmetrische Gestaltung der Drallkammer ist daher eine we
sentlich einfachere Form, die für die Fertigung günstiger ist,
möglich. Auf zusätzliche Leitflächen wird völlig verzichtet.
Damit werden Reibungsverluste minimiert. Die Strömung muß von der
Stelle des Eintritts in die Drallkammer bis zum Eintritt in den
Drallraum, d. h. zur Austrittsöffnung der Drallkammer, einen Weg
zurücklegen, auf dem sie eine Beschleunigung erfährt. Dadurch
kommt es zu einer Vergleichsmäßigung der Geschwindigkeit über den
Umfang.
Durch die erfindungsgemäße Ausführung der Drallkammer können die
Querschnittsflächen der Zuführungskanäle größer als im Stand der
Technik ausgeführt werden. Das hat in der Praxis den wichtigen
Vorteil, die Verstopfungsgefahr, insbesondere bei kleinen Düsen,
erheblich zu senken oder zu beseitigen und trotzdem hohe Umfangs
geschwindigkeiten im Drallraum zu erhalten, die zur Erzielung
feiner Tropfenspektren erforderlich sind.
Die erfindungsgemäße Steuerung der Zerstäubung erfolgt in der
Weise, daß der gesamte Stoffstrom der Flüssigkeit bzw. des Gases,
der der Düse zugeführt wird, in mehrere Teilströme zerlegt und
damit jeweils die Zuführungen des Drallerzeugers für die Flüssig
keit bzw. das Gas beaufschlagt werden. Mindestens einer der
Teilströme der Flüssigkeit oder des Gases muß dabei in seiner
Größe veränderbar sein. Es ist zweckmäßig, die Zuführungen
gleichmäßig über den Umfang des Drallerzeugers zu verteilen,
wobei erfindungsgemäß der gesamte dem Drallerzeuger zugeführte
Stoffstrom vor dem Drallerzeuger durch eine erste Teilung auf
zwei oder mehrere Teilströme aufgeteilt wird, oder mindestens
zwei Eingangsstoffströme verwendet werden, von denen mindestens
einer über eine Einrichtung zum Variieren der Teilströme geleitet
wird, wobei die Variation der Teilströme zu gleichen oder unglei
chen Teilen erfolgt, und anschließend gegebenenfalls eine zweite
Aufteilung der Teilströme auf wiederum zwei oder mehrere Teil
ströme erfolgt, und die aus der ersten und zweiten Teilung resul
tierenden Teilströme über einen Zuführungskanal in den Draller
zeuger geleitet werden.
Bei konstantem Durchsatz wird der niedrigste Drall im Drallraum
der Düse erreicht, wenn der gesamte Stoffstrom gleichmäßig auf
alle Zuführungen verteilt wird. Ohne Durchsatzveränderung läßt
sich der Gesamtstrom jedoch auch auf eine geringere Anzahl von
Zuführungen aufteilen, indem ein oder mehrere Teilströme redu
ziert werden. Die Eintrittsgeschwindigkeit der dadurch größer
werdenden Teilströme in die Drallkammer nimmt dabei zu und damit
auch der Drall im Drallraum der Düse. Die Verringerung der
durchströmten Querschnittsfläche in der Drallkammer in Richtung
Symmetrieachse sorgt dabei für die Vergleichmäßigung des
Geschwindigkeitsprofils bis zum Austritt in den Drallraum der
Düse. Die Rotationssymmetrie der Strömung im Drallraum bzw. am
Austritt der Düse wird damit nur unwesentlich gestört. Bei kon
stantem Durchsatz und verändertem Drall resultiert ein anderes
Tropfenspektrum.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es
grundsätzlich für alle Ausführungsmöglichkeiten vorteilhaft, den
Stoffstrom auf eine geradzahlige Anzahl der dem Drallerzeuger
zuzuführenden Teilströme aufzuteilen, weil damit bei Variation
der Teilströme gesichert ist, daß der Drallerzeuger durch gleich
mäßig über den Umfang verteilte Zuführungskanäle beaufschlagt
wird und dadurch die Rotationssymmetrie der Strömung im Draller
zeuger erhalten bleibt.
Es ist daher zweckmäßig, den Stoffstrom bereits durch die erste
Teilung auf eine geradzahlige Anzahl von Teilströmen aufzuteilen,
wobei bevorzugt eine Aufteilung auf zwei Teilströme erfolgt.
Vorteilhaft ist die Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens
in der Weise, daß der Stoffstrom durch die erste Teilung auf eine
geradzahlige Anzahl von Teilströmen und durch die zweite Teilung
auf vier oder eine solche Anzahl von Teilströmen aufgeteilt wird,
die ein natürliches Vielfaches der Anzahl von Teilströmen der
ersten Teilung ist. Dabei werden jeweils die nach der zweiten
Teilung erhaltenden Teilströme, die aus jeweils einem Teilstrom
der ersten Teilung resultieren, in gleichmäßig über den Umfang
des Drallerzeugers angeordnete Zuführungskanäle geleitet.
Besonders vorteilhaft kann das Verfahren so durchgeführt werden,
daß der Stoffstrom durch die erste Teilung in zwei oder mehrere
Teilströme aufgeteilt wird, von denen jeder in seiner Größe
variiert werden kann. Zum Variieren der Stoffströme können dem
Fachman geläufige Einrichtungen wie Ventile, Schieber und Hähne
sowie andere Bauteile verwendet werden. Es können aber auch
Förderorgane verwendet werden, deren Fördercharakteristik verän
dert wird, wie dies bei drehzahlgeregelten Pumpen möglich ist.
Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens bestehen darin, daß
einerseits bei konstant anstehendem Stoffstrom eine Variation der
Drallbewegung in der Düse möglich ist und damit die Zerstäubung
beeinflußt werden kann, und daß andererseits bei veränderlicher
Größe des Stoffstromes durch Variieren der Teilströme die Drall
bewegung verändert werden kann und damit eine gleichbleibende
Zerstäubung erzielt wird.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen
näher erläutert.
Das erste Ausführungsbeispiel betrifft eine Einstoff-Dralldüse.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch die Düse entsprechend dem
Schnittverlauf in
Fig. 2 in der die Düse in einem senkrecht zur
Symmetrieachse verlaufenden Schnitt durch die Drallkammer
dargestellt ist.
Die rotationssymmetrische Drallkammer 1 ist über
dem Drallraum 5 der Düse angeordnet. Die obere 2 und die untere 3
Begrenzung der Drallkammer 1 sind parallel zueinander und in
einem Winkel α von 90 Grad zur Symmetrieachse des Drallerzeugers
angeordnet. Die äußere Begrenzung 4 der Drallkammer 1 ist ein
Zylindermantel. Zum Drallraum 5 der Düse besitzt die Drallkammer
1 die rotationssymmetrische Austrittsöffnung 7. In speziellen
Ausführungen kann der Drallraum 5 der Düse entfallen, so daß die
Austrittsöffnung 7 der Drallkammer unmittelbar in die Austritts
öffnung der Dralldüse mündet. Aus Fig. 2 ist zu erkennen, daß
die Drallkammer 1 vier Eintrittsöffnungen besitzt, die durch je
einen tangentialen Zuführungskanal 8 gespeist werden. Die tangen
tialen Zuführungskanäle 8 sind quadratisch und werden einzeln
über die Anschlußrohre 12 mit Flüssigkeit beschickt. Damit be
steht die Möglichkeit, den Zerstäubungsprozeß entsprechend Fig.
3 zu steuern. Der Flüssigkeitsstrom 9 wird in einer ersten Tei
lung auf zwei Teilströme 10 aufgeteilt, die wiederum in zwei
Teilströme 11 aufgeteilt werden und so der Düse 13 zugeführt
werden, daß je zwei gegenüberliegende tangentiale Zuführungen 8
von einem Teilstrom 10 der ersten Teilung beschickt werden. Mit
Hilfe des Ventils 14 ist es unter der Voraussetzung, daß der
Druck in der Zuführungsleitung des Flüssigkeitsstromes 8 konstant
ist, möglich. den Volumenstrom der zu zerstäubenden Flüssigkeit
zu halbieren, falls der Betrieb der Düse mit vollständig geöffne
tem Ventil 14 der Normalzustand ist, bzw. zu verdoppeln, falls
der Betrieb mit vollständig geschlossenem Ventil 14 der Normalzu
stand ist, ohne daß eine wesentliche Änderung der Tropfengrößen
verteilung zu verzeichnen ist. Innerhalb dieser beiden Grenzwerte
der Ventilstellung kann jeder Zwischenwert eingestellt werden.
Auch dabei tritt keine signifikante Änderung der Tropfengrößen
verteilung auf.
Das zweite Ausführungsbeispiel betrifft eine Zweistoff-Dralldüse,
bei der das zerstäubende Gas zentral über die zylindrische Drall
kammer 5a und die Flüssigkeit konzentrisch über die kegelförmige
Drallkammer 5b zum Ort des Zerstäubens außerhalb der Düse geführt
wird. Die Zweistoff-Dralldüse ist konstruktiv sehr einfach aufge
baut, wie aus Fig. 4 zu erkennen ist. Die oberen 2 und unteren 3
Begrenzungen der Drallkammern 1 für die Flüssigkeit und das Gas
sind parallel und haben einen Winkel α von 90 Grad zur Symmetrie
achse. Die äußeren Begrenzungen 4 sind Zylindermäntel. Jede
Drallkammer 1 besitzt eine Eintrittsöffnung, die über einen tan
gentialen Zuführungskanal 8 mit kreisförmigem Querschnitt ge
speist wird. Aufgrund der großen radialen Beschleunigungsstrecke
der Flüssigkeits- bzw. Gasströmung in den Drallkammern 1 wird
trotz des konstruktiv einfachen Aufbaus der Zweistoff-Dralldüse
mit nur einer tangentialen Zuführung 8 in die Drallkammern 1 eine
gute Symmetrie der Flüssigkeits- bzw. Gasströmung erreicht und
damit ein hoher Zerstäubungswirkungsgrad sowie ein enges Tropfen
spektrum.
Claims (22)
1 Drallerzeuger für Zerstäuberdüsen,
dadurch gekennzeichnet, daß
- a) der Drallerzeuger aus einer rotationssymmetrischen Drallkammer (1) mit oberer (2), unterer (3) und äußerer (4) Begrenzung, an der sich eine oder mehrere Eintrittsöffnungen befinden, be steht, und die Drallkammer (1) zum Drallraum (5) bzw. zur Austrittsöffnung (6) der Dralldüse eine rotationssymmetrische Ausströmöffnung (7) in Form eines Ringspaltes hat,
- b) die Symmetrieachse der Drallkammer (1) mit der Symmetrieachse des Drallraumes (5) bzw. der Austrittsöffnung (6) der Drall düse zusammenfällt,
- c) sich an jeder Eintrittsöffnung der Drallkammer (1) ein tangen tialer Zuführungskanal (8) befindet,
- d) die Querschnittsfläche eines tangentialen Zuführungskanales (8) und der Einströmquerschnitt der Drallkammer jeweils an der Stelle der tangentialen Einmündung dieses Zuführungskana les (8) einen Unterschied von maximal 50% aufweisen,
- e) der Durchmesser der äußeren Begrenzung (1) der Drallkammer mindestens um die doppelte Breite des tangentialen Zufüh rungskanales (8) größer ist als der Durchmesser der Austritts öffnung der Drallkammer,
- f) die radial durchströmte Querschnittsfläche der Drallkammer (1) ab einer Entfernung von ihrer äußeren Begrenzung (4), die höchstens der Breite des tangentialen Zuführungskanales (8) entspricht, bis zu ihrer Austrittsöffnung (7) abnimmt,
- g) die Linie, die bei einem Längsschnitt durch die Drallkammer (1) den gleichen Abstand zu der oberen (2) und unteren (3) Begrenzung der Drallkammer (1) hat, auf mindestens zwei Drit tel ihres Verlaufes von der äußeren Begrenzung (4) bis zur Austrittsöffnung (7) hin einen Winkel α von 90 bis 110 Grad zur Symmetrieachse aufweist.
2. Drallkammer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Drallkammer (1) eine Höhe hat, die auf mindestens zwei
Drittel der Strecke von der äußeren Begrenzung (4) bis zur
Austrittsöffnung (6) in Richtung Symmetrieachse nicht zunimmt.
3. Drallerzeuger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Drallkammer (1) mehrere tangentiale Zuführungskanäle (8)
besitzt.
4. Drallerzeuger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Anzahl der Zuführungskanäle (8) geradzahlig ist.
5. Drallerzeuger nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Zuführungskanäle (8) gleichmäßig über den Umfang der
Drallkammer (1) verteilt sind.
6. Drallerzeuger nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß
alle Zuführungskanäle (8) den gleichen Inhalt und die gleiche
Form der Querschnittsfläche haben.
7. Drallerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsfläche rechteckig ist.
8. Drallerzeuger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß
die Querschnittsfläche kreisförmig ist.
9. Drallerzeuger nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet,
daß
die Zuführungskanäle (8) eine gerade Länge von mindestens dem
1,5fachen Wert des gleichwertigen hydraulischen Durchmessers
der Querschnittsfläche eines Zuführungskanales (8) besitzen
und sich die Querschnittsfläche des durchströmten Zuführungs
kanals (8) nicht ändert.
10. Drallerzeuger nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß
der Außendurchmesser der Drallkammer (1) mindestens doppelt so
groß ist wie der Durchmesser der Austrittsöffnung (7) der
Drallkammer (1).
11. Drallerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Drallkammer (1) auf der gesamten Strecke von der
äußeren Begrenzung (4) bis zur Austrittsöffnung (7) konstant
ist.
12. Drallerzeuger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Drallkammer (1) auf einem Teil der Strecke von
der äußeren Begrenzung (4) bis zur Austrittsöffnung (7) ab
nimmt.
13. Drallerzeuger nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Drallkammer (1) linear abnimmt.
14. Drallerzeuger nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß
die Höhe der Drallkammer auf die Hälfte abnimmt.
15. Drallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Linie gemäß f) auf ihrem gesamten Verlauf einen Winkel α
von 90 Grad zur Symmetrieachse hat.
16. Drallerzeuger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die äußere Begrenzung (4) der Drallkammer (1) ein Zylinder
mantel ist.
17. Verfahren zur Steuerung der Zerstäubung einer Flüssigkeit,
unabhängig von der Größe des zugeführten Stoffstromes (9), der
durch die zu zerstäubende Flüssigkeit oder das zerstäubende
Gas verkörpert wird, mit einer Dralldüse unter Verwendung des
Drallerzeugers gemäß den Ansprüchen 3 oder 4 oder 5, dadurch
gekennzeichnet, daß
- a) der gesamte Stoffstrom (9) durch eine erste Teilung auf min destens zwei Teilströme (10) aufgeteilt oder mindestens zwei Eingangsstoffströme (10) für die Zerstäuberdüse verwendet werden,
- b) mindestens einer der Teilströme (10) in seiner Größe veränder bar gemacht wird,
- c) die Teilströme (10) gegebenenfalls weiter aufgeteilt werden und
- d) anschließend den Zuführungskanälen (8) des Drallerzeugers zugeleitet werden.
18. Verfahren nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß
eine geradzahlige Anzahl von Teilströmen (1) dem Drallerzeuger
zugeleitet wird.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Drallerzeuger zwei Teilströme (10) zugeleitet werden.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Drallerzeuger vier Teilströme (10) zugeleitet werden.
21. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß
dem Drallerzeuger eine Anzahl von Teilströmen (11) zugeführt
wird, die ein natürliches Vielfaches der Anzahl der nach der
ersten Teilung entstandenen Teilströme (10) ist.
22. Verfahren nach Anspruch 18, 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet,
daß
die aus der ersten Teilung resultierenden Teilströme (11)
eines Teilstromes (10) auf gleichmäßig über den Umfang des
Drallerzeugers angeordnete Zuführungskanäle (8) aufgegeben
werden.
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