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Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, zum Konzentrieren von
Lösungen, zum Homogenisieren von Suspensionen bzw. zur Durchführung chemischer Reaktionen
innerhalb zerstäubter Stoffe.
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Zusatz zum Patent 423 433.
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Die Patentschrift 423 433 behandelt eine Vorrichtung zum Zerstäuben
von Flüssigkeiten, zum Konzentrieren von Lösungen, zum Homogenisieren von Suspensionen
bzw. zur Durchführung chemischer Reaktionen innerhalb zerstäubter Stoffe, bestehend
aus zwei Rotationssystemen, von denen das innere, als Schleuderorgan ausgebildete,
mit einem oder mehreren üb ereinanderliegenden Ausströmungsorganen versehen ist
und eine Scheibe trägt, gegen
deren Rand hin eine Reihe von Aufprallflächen
sitzen, während das äußere, als eigentliches Aiifprallsystem ausgebildete, ebenfalls
mit Aufprallflächen ausgerüstet ist, und schließlich unter solcher Anordnung beider
Systeme, daß die Aufprallflächen des äußeren Systems zwischen den Aufprallflächen
des inneren und den Ausströmungsorganen liegen.
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Die beiliegende Zeichnung zeigt in Abb. I ein Ausführungsbeispiel
einer solchen Vorrichtung. Da die hauptsächlichsten Merkmale und die Wirkungsweise
dieser Vorrichtung in der Beschreibung des Hauptpatentes und in der dazugehörigen
Zeichnung niedergelegt sind, werden hier lediglich die Gegenstände der vorliegenden
zusätzlichen Erfindung sowie einige weitere Maßnahmen besprochen.
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Diese Abänderungen sind zum Teil in den Abb I, 2 und 3 der beiliegenden
Zeichnung niedergelegt, zum Teil aber auch, weil allgemein verständlich, nur in
der Beschreibung envähnt.
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Neben den im Hauptpatent erwähnten Zuführungsmöglichkeiten der zu
zerstäubenden bzw. zur Reaktion zu bringenden Stoffe in die Rotationssysteme besteht
eine weitere darin, daß als Triebachse, n der beiden Systeme Hohlwellen verwendet
werden, welche die Zufuhr von Flüssigkeiten und Gasen ermöglichen.
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Bei Verwendung der in Abb. I der beiliegenden Zeichnung mit dem Buchstaben
R bezeichneten, am Deckel der Rseaktionsapparatur angebrachten Zuführungsstutzen
können die nachstehend envähnten speziellen Reaktionsbedingungen geschaffen werden.
Bei Reaktionen, die in mehreren rasch hintereinander verlaufenden Phasen stattfinden,
ist es über den Weg dieser Zuführungsstutzen möglich, die in einem fortgeschrittenen
Reaktionsstadium aus den rotierenden Systemen austretenden Reaktionsprodukte mit
einem dritten Stoff innig in Kontakt zu bringen zwecks Durchführung einer weiteren
Reaktion. Man kann beispielsweise aus stickoxydhaltigen Gasen und Ammoniak direkt
Ammoniumnitrat darstellen, wenn man die stickoxydhaltigen Gase in Gegenwart von
genügend Sauerstoff mit einer gesättigten katalythaltigen Ammoniumnitratlösung ausschleudert
und dem Reaktionsprodukt nach dem Verlassen der Rotationssysteme Ammoniak zumischt,
welches durch die Zuführungsstutzen fi R eingeführt wird. Auf diese Weise erhält
man unter geeigneten Reaktionsbedingungen Ammoniumnitrat in quantitativer Ausbeute,
während starke Zersetzungen bzw. erhebliche Stickstofiverluste auftreten, wenn man
das Ammoniak gleichzeitig mit den obenerwähnten Ausgangsmaterialien ausschleudert,
weil sich in diesem FaUe erhebliche Mengen Ammoniumnitrit bilden, welch letzteres
leicht in Stickstoff und Wasser zerfällt.
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Der dritte Stoff kann aber auch, speziell bei empfindlichen Körpern,
zur Stabilisierung der Realftionsprodukte dienen, z. B. durch spontane Kühlung vermittels
einer leichtsiedenden Substanz oder durch rasches Vermischen der Reaktionsprodukte
mit einem geeigneten stabilisierend wirkenden Merdünnungsmittel. Diese Arbeitsweise
kommt z. B. in Frage, wenn es, sich um die Darstellung und die Weiterverarbeitung
von leicht zersetzlichen Diazoverbindungen handelt. Durch gemeinsames Ausschleudern
von Lösungen, welche z. B. ein Amin, Salzsäure und Natriumnitrit enthalten, gewinnt
man bei der Einhaltung der üblichen Arbeitsbedingungen ein Diazoniumsalz, welches
in einer zweiten Reaktionsphase, also nach dem Verlassen der Schleuderorgane, mit
einer geeigneten aromaischen Amidoverbindung oder mit einem ziweckdienlichen Phenol
direkt zu einem Farbstoff gekuppelt werden kann. Die Zuführung der letzterwähnten
Substanzen erfolgt wiederum durch die Stutzen R und R,.
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Bei Reaktionen mit zirkulierenden Gasen kann vielfach der Fall eintreten,
daß die abziehenden Gase in unerwünschtem Maße flüssige und zum Teil feste Partikelchen
mitreißen. Diesem Übelstande kann, abgesehen von den allgemein bekannten Maßnahmen,
dadurch gesteuert werden, daß man zwischen die rotierenden Systeme und den seitlichen
Wandungen der Reaktionsapparatur in geeignetem Ab stande einen ringförmigen Mantell,
wie aus Abb. 1 ersichtlich, anbringt.
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Der ringförmige Raum zwischen Mantel und Gefäßwand bedingt eine verhältnismäßig
langsame Strömung der abziehenden Gase, so daß diesen Gelegenheit geboten ist, die
mitgerissenen Teilchen zu sedimentieren. Dieser Effekt kann natürlich durch Zwischenschalten
von Füllkörpern u. dgl. gesteigert werden.
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Der Hauptgegenstand der vorliegenden Zusatzerfindung besteht darin,
daß das innere Rotationssystem im Gegensatz zu demjenigen des Hauptpatents (vgl.
Abb. 1) aus mehreren ähnlichen, konachsial und übereinander zur Triebachse angeordneten
Schleuverkörpern besteht. Abb. 2 der beiliegenden Zeichnung zeigt eine Ausführungsmöglichkeit
einer in diesem Sinne abgeänderten Vorrichtung. Das innere Rotationssystem besteht
hier aus den drei Schleuderkörpern A, At und A2.
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Der äußerste Schleuderkörper A2 trägt in diesem Falle die Scheibe
S, auf welcher die Prallflächen D des inneren Rotationssystems sitzen. Mit den Buchstaben
B, B1 und Be sind drei übereinanderliegende Ausströmungsorgane bezeichnet. Das äußere
Rotationssystem besteht hier wie in Abb. I aus einer
Scheibe F mit
einer Reihe von Aufprallflächen G. Auch hier sind die beiden Rotationssysteme derart
zueinander angeordnet, daß die Aufprallflächen G des äußeren Systems zwischen die
Aufprallflächen D des inneren Systems und die Ausströmungsorgane B, Bt und B2 zu
liegen kommen.
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Die Zuführung der zu zerstäubenden bzw. zur Reaktion zu bringenden
Stoffe erfolgt gemäß dem Ausführungsbeispiel durch seitliche Zuleitungen H, H1 und
H2, die jeweilen in die Basis der einzelnen Schleuderkörper A, A1 und A2 münden.
Diese Ausführungs.form der Vorrichtung ermöglicht es, daß die zur Zerstäubung bzw.
zur Reaktion zu bringenden Stoffe voneinander getrennt in das innere Rotationssystem
eingeführt und aus diesem herausgeschleudert werden können, so daß sie erst nach
dem Ausschleudern in nebelfeiner Verteilung miteinander in Berührung kommen.
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Besonders günstige Arbeitsbedingungen erreicht man, wenn man zwischen
die einzelnen Ausströmungsöffnungen des Schleuderorgans mindestens einen an der
Peripherie sternartig ausgeschnittenen Führungsring anordnet, dessen Spitzen verschieden
gebogen sind, so daß entsprechend der verschiedenen Höhenlage der Spitzen übereinandergelagerte
Flüssigkeitsscheiben entstehen. Abb. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines solchen
sternartig ausgeschnittenen Führungsringes. In Abb. 2 sind die Spitzen der Führungsringe
mit den Buchstauben 1, I, und I2 bezeichnet. Die entsprechende Auf- und Abwärtsbiegung
der Spitzen der einzelnen Führungsringe sind durch punktierte Pfeile angedeutet.
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Ein besonderer Vorteil, besonders des Ausführungsbeispieles gemäß
Abb. 2, besteht darin, daß man sehr labile Körper, welche z. B. nur während eines
Bruchteiles einer Sekunde in einem bestimmten Milieu existenzfähig sind, mit geeigneten
anderen Stoffen vor der Zersetzung in kontinuierlichem Gange zur Reaktion bringen
kann.
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Desgleichen eignet sich diese Vorrichtung zum Mischen von Gasen,
ferner zum Extrahieren von Lösungen und zu solchen Destilstationen, bei denen eine
indifferente Substanz in Dampffonn zur Entfernung der flüchtigen Bestandteile aus
einer Lösung dient, wie dies z. B. bei den sogenannten Wasserdampfdestillationen
der Fall ist.
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Für vielc Fälle ist es erwünscht, die in Reaktion getretenen Stoffe
zu kühlen. Zu diesem Zwecke können in den Apparat geeignete Kühlvorrichtungen eingebaut
werden.