DE4118538C2

DE4118538C2 - Zweistoffdüse

Info

Publication number: DE4118538C2
Application number: DE4118538A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Current assignee: Maurer Soehne GmbH and Co KG
Priority date: 1991-06-06
Filing date: 1991-06-06
Publication date: 1994-04-28
Anticipated expiration: 2011-06-07
Also published as: DE4118538A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Zwei stoffdüse zur Feinverdüsung von Flüssigkeiten oder Suspensionen mit einer im wesentlichen zylindrischen Mischkammer, einem bezüglich der Mischkammerlängsachse koaxialen Zuführrohr für das zu verdüsende Medium und einer Hilfsmit telzufuhr.

Derartige Zweistoffdüsen sind bekannt und ver breitet. Sie werden überall dort eingesetzt wo eine Flüssigkeit oder Suspension besonders fein verdüst bzw. vernebelt werden soll. Als Hilfsmittel für die Verdüsung dient Luft oder ein Gas bzw. eine Gaszusammensetzung, abhängig von der Art des zu verdüsenden Mediums und den Einsatzbedingungen der Düse. Die konstruktive Gestaltung der Zweistoffdüse bestimmt sich dabei insbesondere nach der Art des zu verdü senden Mediums.

Aus der DE-AS 10 14 789 ist eine insbesondere zur Förderung und Zerstäubung von flüssigen Brennstoffen vorgesehene Vorrichtung bekannt. Dabei ist das Zuführrohr für den Brennstoff von zwei koaxialen Rohren umgeben, wobei das innere Rohr axial über das Zuführrohr hinaus ragt und die als Hilfsmittel dienende Luft tangential in den als Drallraum ausgebildeten Ringraum zwischen den beiden Rohren eingebla sen wird. Das äußere Rohr besitzt eine Aus trittsöffnung mit nicht verringertem Quer schnitt.

Aus der DE-PS 8 42 323 ist eine Vorrichtung zur Zerstäubung von Flüssigkeiten bekannt, bei der ein Zuführkanal für die Flüssigkeit seitlich in einen Gasstrom ragt, wobei in dem Blasrohr für den Gasstrom mindestens ein Zerstäuberkör per vorgesehen ist. Dabei ist die Oberseite des Zerstäuberkörpers, die die Mündung des Zuführkanals enthält, abgeschrägt, so daß der Gasstrom die Flüssigkeit aus dem Zuführrohr ansaugt und zerstäubt.

Auch sind Zweistoffdüsen bekannt, bei welchen ein ringförmiger Kanal, welcher die Hilfsmit telzufuhr darstellt, einen zentralen, axialen Kanal für die Zufuhr des zu verdüsenden Medi ums umgibt. Bei derartigen Düsen findet die Mischung von Hilfsmittel und zu verdüsenden Medium in einer Mischzone statt, welche inner halb oder außerhalb der Düse liegen kann. Des weiteren sind solche Zweistoffdüsen bekannt, bei welchen die Vermischung von Hilfsmittel und zu verdüsenden Medium in einer Mischkammer innerhalb der Düse stattfindet, wobei in der Mischkammer Elemente zur Verwirbelung bzw. zur Erzeugung von Turbulenzen angeordnet sind. Die durch die erhöhten Turbulenzen hervorgerufene bessere Vermischung von Hilfsmittel und zu verdüsendem Medium trägt im allgemeinen dazu bei, die Tröpfchengröße zu verringern.

Die bekannten Vorrichtungen und Zweistoffdüsen arbeiten nicht für sämtliche verdüsbaren Medien mit einem zufriedenstelldenden Ergeb nis. Insbesondere ist bei verschiedenen Pro blemstoffen die Tröpfchengröße zu groß, d. h. eine Nebelbildung findet nicht statt. Dement sprechend besitzt das verdüste Medium ein schlechtes Oberflächen-Volumen-Verhältnis mit der Folge einer nur geringen Reaktivität. Die bekannten Zweistoffdüsen sind zudem aufwendig und somit teuer in der Herstellung. Schließ lich läßt bei der Verdüsung von Problemstoffen die Zuverlässigkeit bekannter Zweistoffdüsen zu wünschen übrig, nachdem die relativ fein gearbeiteten Kanäle zum Verstopfen neigen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zweistoffdüse zu schaf fen, mit welcher ein Verdüsen von Problemstof fen bei der Ausbildung feinster Tröpfchen mög lich ist. Die Düse soll dabei einfach aufge baut und somit kostengünstig herstellbar sein. Zudem soll sie ein hohes Maß an Betriebs sicherheit und Wartungsfreundlichkeit besitzen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird diese Aufgabe durch eine Zweistoffdüse der eingangs genannten Art mit folgenden Merkmalen gelöst:

- Die Mischkammer ist stirnseitig abge schlossen durch einen Düseneinsatz und einen hinteren Abschluß, wobei der Düsen einsatz eine zentrale Düsenbohrung und eine in Strömungsrichtung konvergierende kegelförmige Innenanschrägung aufweist.
- Das Zuführrohr taucht, deren hinteren Ab schluß durchsetzend, unmittelbar in die Mischkammer ein.
- Die Hilfsmittelzufuhr besteht aus einem Zuführrohr, welches tangential durch das Mantelrohr in die Mischkammer eintaucht und - in Düsenlängsrichtung - in einer größeren Höhe über dem Düseneinsatz mündet als das Zuführungsrohr für das zu verdü sende Medium.
- Das Verhältnis der Durchmesser von Misch kammer und Düsenbohrung liegt zwischen drei und zwölf.

Die Mischkammer verfügt somit über keinerlei Einbauten zur Erzeugung eines Dralls oder der gleichen, welche eine Verstopfungsneigung begünstigen. Die erfindungsgemäße Anordnung der beiden Zuführungsrohre bezüglich einander und bezüglich des Düseneinsatzes sorgt für eine gute Luftwirbelbildung und somit eine optimale Zerstäubung bzw. Vernebelung des zu verdüsenden Mediums. Ein Pulsieren oder Abreißen des Strahls tritt nicht auf.

Der Düseneinsatz wird bevorzugt von vorn in ein die Mischkammer umgebendes Mantelrohr ein geschraubt. Dieses Merkmal dient der Erhöhung der Wartungsfreundlichkeit, indem durch Ent fernen des Düseneinsatzes durch einfaches Her ausschrauben die Mischkammer von vorne zugäng lich ist. Darüberhinaus können verschiedene Düseneinsätze gegeneinander ausgetauscht wer den, wenn die Art des zu verdüsenden Mediums wechselt. Zweckmäßigerweise ist auch der hin tere Abschluß der Mischkammer ein das Mantel rohr eingeschraubter Boden, mit welchem das Zuführungsrohr das zu verdüsende Medium fest verbunden ist.

Eine besonders feine Verdüsung bzw. Vernebe lung des zu verdüsenden Mediums ergibt sich, wenn die Höhe der Mündung des Hilfsmittelzu führrohres über dem Düseneinsatz mindestens doppelt so groß ist wie die Höhe der Mündung des Zuführrohres für das zu verdüsende Medium über dem Düseneinsatz; optimal ist der drei fache Wert.

Die kegelförmige Anschrägung des Düsenein satzes besitzt bevorzugt einen doppelten Öffnungswinkel von etwa 120°. Eine entsprechende Gestaltung des Düseneinsatzes trägt zur weiteren Verbesserung der Vernebelung bei.

Das Verhältnis der Höhe der Mündung des Zuführrohres für das zu verdüsende Medium über dem Düseneinsatz zum Durchmesser der Mischkam mer liegt bevorzugt zwischen 0,03 und 0,6. Besonders bevorzugt ist der Bereich zwischen 0,2 und 0,5. Das Verhältnis der Durchmesser von Zuführungsrohr für das zu verdüsende Medium und Mischkammer liegt bevorzugt zwi schen 0,2 und 0,5. Die Zuführungsrohre für das zu verdüsende Medium einerseits und für das Hilfsmittel anderseits besitzen zweckmäßiger weise im wesentlichen den gleichen Innendurch messer.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläu tert. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfin dungsgemäße Zweistoffdüse und

Fig. 2 einen Querschnitt durch die Zweistoff düse gemäß Fig. 1 entlang der Linie II-II.

Die Mischkammer 1 der Zweistoffdüse wird begrenzt durch ein Mantelrohr 2, den Düsenein satz 3 sowie den den hinteren Abschluß 4 bil denden Boden. Der Düseneinsatz 3 und der hin tere Abschluß 4 sind in das Mantelrohr einge schraubt. Zu diesem Zweck besitzt letzteres an beiden Enden ein Innengewinde und der Düsen einsatz und der hintere Abschluß besitzen ein entsprechendes Außengewinde.

Der Düseneinsatz 3 besitzt eine Düsenbohrung 5, welche in ihm zentral angeordnet ist, so daß die Achse der Düsenbohrung mit der Achse der Mischkammer zusammenfällt. Auf seiner der Mischkammer 1 zugewandten Seite besitzt der Düseneinsatz 3 eine kegelförmige Innenanschrä gung 6, deren doppelte Öffnungswinkel 120° beträgt. An der äußeren Stirnfläche 7 des Düseneinsatzes 3 sind zwei Sackbohrungen 8 angeordnet, welche der Aufnahme der Zapfen eines Zapfenschlüssels dienen, mittels welchem die Montage bzw. Demontage des Düseneinsatzes 3 im Mantelrohr 2 erfolgt.

In einer zentralen Bohrung des hinteren Abschlusses 4 ist das Zuführrohr 9 für das zu verdüsende Medium M aufgenommen. Das Zuführ rohr 9 ist dabei mit dem hinteren Abschluß 4 fest verbunden; es taucht mit der Länge 1 in die Mischkammer 1 ein.

In einer tangentialen Bohrung des Mantelrohres 2 ist das Zuführrohr 10 für das die Vernebe lung fördernde Hilfsmittel H aufgenommen. Das Zuführrohr 10 ist mit der tangentialen Bohrung im Mantelrohr fest verbunden. Das Zuführrohr taucht in die Mischkammer 1 ein; seine Mündung 11 ist abgeschrägt.

Die Eintauchtiefe 1 des Zuführrohres 9 für das zu verdüsende Medium in die Mischkammer 1 ist in der Weise gewählt, daß die Höhe h₁ der Mün dung 12 des Zuführrohres 9 über dem Düsenein satz 3 ein Drittel der Höhe h₂ beträgt, welche das Zuführrohr 10 für das Hilfsmittel H über dem Düseneinsatz 3 liegt. Der Durchmesser d₁ der Mischkammer beträgt den fünffachen Wert des Durchmessers d₂ der Düsenbohrung 5 und den dreifachen Wert der Höhe h₁ der Mündung 12 des Zuführrohres 9 über dem Düseneinsatz 3. Beide Zuführrohre 9, 10 besitzen dabei den gleichen Innendurchmesser.

Claims

1. Zweistoffdüse zur Feinverdüsung von Flüs sigkeiten oder Suspensionen mit einer im wesentlichen zylindrischen Mischkammer (1), einem bezüglich der Mischkammer längsachse koaxialen Zuführrohr (9) für das zu verdüsende Medium (M) und einer Hilfsmittelzufuhr, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

- Die Mischkammer (1) ist stirnseitig abge schlossen durch einen Düseneinsatz (3) und einen hinteren Abschluß (4), wobei der Düseneinsatz eine zentrale Düsenbohrung (5) und eine in Strömungsrichtung konver gierende kegelförmige Innenanschrägung (6) aufweist.
- Das Zuführrohr (9) taucht, deren hinteren Abschluß (4) durchsetzend, unmittelbar in die Mischkammer (1) ein.
- Die Hilfsmittelzufuhr besteht aus einem Zuführrohr (10), welches tangential durch das Mantelrohr (2) unmittelbar in die Mischkammer (1) eintaucht und - in Düsen längsrichtung - in einer größeren Höhe (h₂) über dem Düseneinsatz (3) mündet als das Zuführrohr (9) für das zu verdüsende Medium.
- Das Verhältnis der Durchmesser von Misch kammer (1) und Düsenbohrung (5) liegt zwi schen drei und zwölf.

2. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Düseneinsatz (3) von vorn in ein die Mischkammer (1) umgebendes Mantelrohr (2) eingeschraubt ist.

3. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der hintere Abschluß (4) in ein die Mischkammer (1) umgebendes Mantelrohr (2) eingeschraubt und mit dem Zuführrohr (9) für das zu verdüsende Medium (M) fest ver bunden ist.

4. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der doppelte Öffnungswinkel (α) der kegelförmigen Anschrägung (6) des Düsen einsatzes (3) 120° beträgt.

5. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h₂) der Mündung (11) des Hilfsmittelzuführrohres (10) über dem Düseneinsatz (3) mindestens doppelt so groß ist wie die Höhe (h₁) der Mündung (12) des Zuführrohres (9) für das zu ver düsende Medium (M) über dem Düseneinsatz (3).

6. Zweistoffdüsen nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe (h₂) der Mündung des Hilfs mittelzuführrohres (10) über dem Düsenein satz (3) dreifach so groß ist wie die Höhe (h₁) der Mündung (12) des Zuführrohres (9) für das zu verdüsende Medium (M) über dem Düseneinsatz (3).

7. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (h₁) der Mün dung (12) des Zuführrohres (9) für das zu verdüsende Medium (M) über dem Düsenein satz (3) zum Innen-Durchmesser (d₁) der Mischkammer (1) zwischen 0,03 und 0,6 liegt.

8. Zweistoffdüsen nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe (h₁) der Mün dung (12) des Zuführrohres (9) für das zu verdüsende Medium (M) über dem Düseneinsatz (3) zum Innen-Durchmesser (d₁) der Misch kammer (1) zwischen 0,2 und 0,5 liegt.

9. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführrohre (9, 10) für das zu verdüsende Medium (M) und das Hilfsmittel (H) den gleichen Innendurchmesser besit zen.

10. Zweistoffdüse gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Zuführrohres (9) für das zu verdüsende Medium (M) zum Innen-Durchmesser (d₁) zu der Mischkammer (1) zwischen 0,2 und 0,5 liegt.