DE60221689T2

DE60221689T2 - Sprühdüse für wiederbefeuchtungs-spritzvorrichtung

Info

Publication number: DE60221689T2
Application number: DE60221689T
Authority: DE
Inventors: Shizhong Coquitlam DUAN
Original assignee: ABB Ltd Ireland
Current assignee: ABB Ltd Ireland
Priority date: 2001-10-22
Filing date: 2002-10-21
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2022-10-22
Also published as: EP1439915B1; EP1439915A1; US6869031B2; US20030094254A1; JP2005506468A; JP4142581B2; CA2464377C; US6699365B2; CA2690263C; CA2464377A1; US20040016828A1; DE60221689D1; WO2003035271A1; CA2690263A1

Description

1. GEBIET DER ERFINDUNG
Diese Erfindung betrifft eine Zerstäubungsdüse, die zur Benutzung in einer Wiederbefeuchtungs-Spritzvorrichtung für die Papierherstellungsindustrie bestimmt ist, gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1.
2. BESCHREIBUNG DES STANDS DER TECHNIK
Eine moderne Papiermaschine produziert Papier aus einer Mischung von Wasser und Fasern durch aufeinander folgende Prozesse. Drei Maschinenabschnitte, die Blattbildung, Pressen und Trocknen genannt werden, spielen die wichtigsten Rollen in der Papierherstellung. Der Zellstoff am Stoffeinlaufkasten der Papiermaschine besteht aus ungefähr 1 % Fasern und 99 % Wasser.
Der Blattbildungsabschnitt der Papiermaschine zieht Wasser von dem Zellstoff durch Schwerkraft und Unterdruckabsaugung ab, um ein Blatt zu bilden. Im Pressenabschnitt wird das Blatt durch eine Reihe von Presswalzen gefördert, wo zusätzlich Wasser entzogen wird und die Faserbahn verdichtet wird. Die Wasserkonzentration ist nach dem Pressen auf ungefähr 40 % reduziert. Das verbleibende Wasser wird weiter verdunstet und der Faserverbund entwickelt sich, wenn das Papier mit einer Reihe von dampferhitzten Zylindern im Trockenabschnitt in Berührung kommt. Der Feuchtigkeitsanteil fällt ungefähr auf 5 bis 10 % nach dem Trockenabschnitt ab.
Eine der wichtigsten Eigenschaften eines Papierprodukts ist der Feuchtigkeitsanteil. Allerdings ist die Gleichmäßigkeit der Feuchtigkeit in dem Papierprodukt, in sowohl der Maschinenrichtung als auch quer zur Maschinenrichtung, sogar noch wichtiger als der absolute Feuchtigkeitsanteil. Es gibt zahlreiche Einflüsse auf die Papiermaschine, die eine Schwankung des Feuchtigkeitsanteils verursachen können, insbesondere in der Richtung quer zur Maschine. Feuchte Ränder und charakteristische Feuchtigkeitsprofile sind häufige Erscheinungen auf Papierblättern, die durch eine Papiermaschine hergestellt wurden. Deshalb wurde eine Anzahl von Stellgliedsystemen entwickelt, um eine Steuerung des Feuchtigkeitsprofils während der Papierproduktion anzubieten.
Ein derartiges Reglersystem ist eine Wiederbefeuchtungs-Wasserspritzeinrichtung, die wahlweise kleine Wassertröpfchen auf die Papieroberfläche zugibt. Die Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtungen, die handelsüblich erhältlich sind, setzen Stellglied-Düseneinheiten ein, die in fortlaufenden Abschnitten (oder Zonen) quer zur Papiermaschinenrichtung montiert sind. Die Wasserdurchflussrate wird unabhängig durch jede Stellglied-Düseneinheit gesteuert. Dadurch kann das Feuchtigkeitsprofil auf dem Papierblatt durch das Wiederbefeuchtungssystem abgestimmt werden. Sprühdüsen werden normalerweise in diesen Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtungen benutzt, um Tröpfchen zu erzeugen, die klein genug sind, um eine wirksame Wiederbefeuchtung zu erzeugen.
Ein bedeutendes Bauteil in einer Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung ist die Düse. Tröpfchengröße und Wassermassenprofile über die Düsenstrahlen hinweg sind die wichtigsten Parameter um die Ausführbarkeit einer bestimmten Düse für eine Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung zu bewerten. Wasserteilchen, die zu klein sind, neigen dazu zu verdunsten, bevor sie das Papierblatt erreichen können. Tröpfchen die zu groß sind, können kaum eine Gleichmäßigkeit auf dem Papierblatt erzeugen, und in extremen Fällen können sie Probleme, wie Streifen auf der Bahn, verursachen. Das ideale Massenprofil für die Papierwiederbefeuchtungs- Spritzeinrichtung, das von einer einzelnen Düse erzeugt wird, hat eine viereckige Form. Die Breite des Vierecks bestimmt die Zonengröße der Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung. Die Höhe des Vierecks stellt die Feuchtigkeit dar, die durch diese Düse zugefügt wurde. Die Verkoppelungswirkungen zwischen benachbarten Düsenstrahlen sind in diesem idealen Fall minimal.
Zwei Arten von Düsen, hydraulische und luftzerstäubende, werden weit verbreitet für Wassersprüheinrichtungen benutzt. Eine hydraulische Düse benutzt die Energie von einer Hochdruck-Versorgungsquelle, um Wasser an der Düse in Tröpfchen zu zerreißen. Der Durchsatz, der durch eine hydraulische Düse durchläuft, ist eine Funktion des Drucks der Versorgungsquelle. Die Sprühstruktur, wie etwa Sprühwinkel und Geschwindigkeitsprofil, wird ebenfalls durch den Druck beeinflusst. Die Tatsache, dass die Tröpfchengröße vom Durchsatz abhängig ist, macht die hydraulische Düse ideal für den Betrieb an einem festgelegten Punkt.
Eine luftzerstäubende Düse benutzt die Energie von Druckluft, um Wasser in kleine Tröpfchen zu zerreißen. Zwei Arten von Zerstäubungsdüsen werden weit verbreitet benutzt. Die Art Düsen, die in ihrem Inneren mischen, vermischen innerhalb einer Mischkammer zerstäubende Luft mit Wasser, bevor die Tröpfchen abgegeben werden. Die Abhängigkeit des Wasserdurchsatzes von dem Druck der zerstäubenden Luft macht diese Art von Düse ungeeignet für Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtungen. Die Art Düsen, die außerhalb mischt, vermischt das Wasser mit der zerstäubenden Luft in einem Öffnungsbereich außerhalb der Düse. Der Wasserdurchsatz der außenmischenden Düsenart ist unabhängig von dem Druck der zerstäubenden Luft. Die Sprühstrukturen der außenmischenden Düsenart werden hauptsächlich durch Luftdruck beeinflusst. Die Tröpfchengröße von einer außenmischenden Düsenart hängt mehr vom Luftdruck als vom Wasserdurchsatz ab. Das Trennen der Steuerung von Tröpfchengröße und Profil von der Steuerung des Wasserdurchsatzes vereinfacht die Steuerungsstrategie eines Sprühsystems beträchtlich. Die Charakteristiken der außenmischenden Düsenart macht diese Art von Düse am geeignetsten für Anwendungen der Papier-Wiederbefeuchtung.
Ein einfaches Beispiel einer außenmischenden Düse besteht aus einem Rohr, das von einem Ringspalt umgeben ist, wie es durch M. Zaller und M.D. Klem in „Coaxial Injector Spray Characterization Using Water/Air as Simulants", 28-tes JANNAF Combustion Subcommittee Meeting, CPIA-Veröffentlichung 573, Band 2, Seiten 151 bis 160 („Zaller et al.") beschrieben wird. Das Wasser strömt innerhalb des Rohrs und die zerstäubende Luft strömt in den Ringspalt, der das Rohr umgibt, in der zu dem Wasserstrom parallelen Richtung. Wie in Zaller et al. beschrieben wird, kann diese Anordnung Wassertröpfchen von kleiner als 50 Mikrometern erzeugen. Der Nachteil dieser einfachen Düse ist allerdings das Massenprofil, das eine relativ scharfe Spitze in der Mitte des Düsenstrahls einnimmt, wie in 1 durch das mit „Einzelstrom" gekennzeichnete Profil gezeigt. Das impulsförmige Einzelstromprofil begrenzt die Zonengröße der Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung.
Mit derselben Düsengeometrie wie in Zaller et al. beschrieben, kann ein Wirbelstrom in dem Ringspalt, der das Wasserrohr umgibt, eingeführt werden. Die zerstäubende Luft bewegt sich in einer zu dem Wasserstrom im Wesentlichen rechtwinkligen Richtung. Das deutsche Patent mit der Nr. 952 765 beschreibt eine der „Einzelstromdüsen", die einen Wirbel benutzt, um das Wasser in Tröpfchen zu zerreißen. Der Wirbel erzeugt relativ größere Teilchen im Vergleich zu dem geraden Strom, unter der Annahme, dass derselbe Luftdruck eingesetzt wird. Der Nachteil der „Einzelwirbel”-Düse des deutschen Patents Nr. 952 765 ist, dass das Massenprofil einen zu der Mitte der Düse fluchtenden Einschnitt und zwei Spitzen auf beiden Seiten des Einschnitts aufweist, wie in 1 durch das mit „Einzelwirbel" gekennzeichnete Profil gezeigt.
Die US-Patentschrift 4,946,101 die im Besitz des Patentinhabers des deutschen Patents Nr. 952 765 ist, offenbart eine Vorrichtung, die einen geraden Strom und einen Wirbel in dem Ringspalt, der das Rohr umgibt, kombiniert. Ein Wirbelteil mit Trapezgewinde wird benutzt, um den erforderlichen Wirbelstrom zu erzeugen. Die kombinierten geraden und wirbelnden Ströme zerreißen das Wasser in kleine Tröpfchen. Die von dem Wirbel erzeugte Zentrifugalkraft wirkt auf die Wassertröpfchen und drückt sie weg von der Mitte des Strahls. Die Spitze des geraden Stroms gleicht den von dem Wirbelstrom erzeugten Einschnitt aus. Das sich ergebende Massenprofil weist einen relativ flachen Abschnitt in der Mitte des Strahls und zwei relativ steile Neigungen an beiden Rändern auf, wie in 1 durch das mit „Strom-Wirbel-Kombination" gekennzeichnete Profil gezeigt.
Die vorliegende Erfindung, gemäß den Merkmalen nach Anspruch 1, beziehungsweise den Schritten nach Anspruch 10, fügt dem kombinierten geraden und wirbelnden Strom einen weiteren geraden Strom, der sich außerhalb des wirbelnden Stroms befindet und ihn umgibt, hinzu. Eine der Absichten des Hinzufügens eines weiteren geraden Stroms ist, den Teilchen im äußeren Bereich des Wirbels einen axialen Impuls zuzugeben, der die Neigungen an den Rändern steiler macht. Das sich ergebende Wasserprofil (in 1 durch das mit „Strom-Wirbel-Strom-Kombination" gekennzeichnete Profil gezeigt), das durch die Kombination der drei zerstäubenden Luftströme erzeugt wird, kommt einer viereckigen Form näher als das, das von der Kombination eines geraden Stroms und eines Wirbels erzeugt wird.
In der Zerstäubungsdüse der vorliegenden Erfindung wird eine Kombination aus drei Luftströmen benutzt, um das Wasser in kleine Tröpfchen zu zerreißen. Ein Wasserstrom mit relativ niedriger Geschwindigkeit ist in der Mitte des Düsenstrahls angeordnet. Ein Hauptluftstrom, der sich gerade in dieselbe Richtung wie der Wasserstrom bewegt, ist um den Wasserstrom herum angeordnet. Dieser Hauptluftstrom bewegt sich viel schneller als der Wasserfluss im Innern des Wasserstroms. Die Scherkraft, die durch das große Geschwindigkeitsgefälle an der Grenzschicht der beiden Ströme erzeugt wird, ist die hauptsächliche Kraft, um das Wasser in kleine Teilchen zu zerreißen. Wie in Zaller et al. beschrieben, gibt dieser Hauptluftstrom Teilchen ab, die kleiner sind als 50 Mikrometer, was geeignet für Anwendungen der Papier-Wiederbefeuchtung ist. Allerdings werden die meisten Wassertröpfchen, die von diesem einzelnen Luftstrom erzeugt werden, um die Mitte des Strahls herum verteilt. Die konzentrierte Verteilung von Wassermassen begrenzt die Zonengröße einer Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung beträchtlich.
Um das Wassermassenprofil aufzuweiten, kann ein Luftwirbel, der sich um die Achsen von sowohl dem Wasserstrom als auch dem Hauptluftstrom herum bewegt, zugefügt werden. Wie wohlbekannt ist, sollte der Druck außerhalb des Wirbels größer sein als der Druck im Innern des Wirbels, um die kreisförmige Bewegung der Luft aufrecht zu erhalten. Die Kraft, die auf ein kleines Luftvolumen wirkt und die vom Druckgefälle erzeugt wird, richtet sich auf die Mitte des Wirbels und gleicht die Zentrifugalkraft aus, die auf dasselbe Volumen wirkt, und die sich von der Mitte des Wirbels aus nach außen richtet. Da die Wassertröpfchen dazu neigen, der Luft in dem Wirbel zu folgen und das Wasser beinahe 1000-fach schwerer ist als Luft, ist die Zentrifugalkraft, die auf ein Wassertröpfchen wirkt, ungefähr das 1000-fache der Zentrifugalkraft, die auf die Luft wirkt, die dasselbe Volumen des Tröpfchens einnimmt.
Indessen hat das Vorhandensein von Wassertröpfchen in dem Wirbel wenig Einfluss auf die Druckverteilung in dem Wirbel. Das Ungleichgewicht zwischen der Druckkraft und der Zentrifugalkraft, das auf ein bestimmtes Tröpfchen wirkt, führt zu einer Kraft, die das Teilchen weg von der Mitte des Wirbels drückt. Das Zufügen eines Wirbels kann die Wassermassenverteilung beträchtlich umbilden. Die sich ergebende Wassermassenverteilung, die sowohl von dem Hauptluftstrom als auch dem Wirbel erzeugt wird, ist sehr viel breiter als die, die von einem einzelnen Hauptluftstrom erzeugt wird, wie in 1 durch das mit „Strom-Wirbel-Kombination" gekennzeichnete Profil gezeigt. Obwohl die Zwei-Strom-Düse nützlich für die Anwendung in der Papier-Wiederbefeuchtung ist, weist sie einen Nachteil auf. Das durch eine Zwei-Strom-Düse erzeugte Wassertröpfchen-Massenprofil kann nicht abgestimmt oder zugeschnitten werden, besonders an den äußeren Rändern des Profils.
Das ideale Wassertröpfchen-Massenprofil eines Düsenstrahls für Anwendungen in der Papier-Wiederbefeuchtung ist ein viereckiges Profil. Es ist die Art eines Wirbels, dass der axiale Impuls schwächer ist als der tangentiale Impuls. Deshalb ist der axiale Impuls am äußeren Bereich des Wirbels vergleichsweise kleiner als der im inneren Bereich des Wirbels, unter der Berücksichtigung, dass es einen Hauptluftstrom im inneren Bereich gibt. Der schwache axiale Impuls um den Wirbel herum erlaubt den Wassertröpfchen, um den Wirbel herumzuschweben, ohne die Möglichkeit zu bekommen, das Papier zu erreichen, um es zu befeuchten. Ich habe festgestellt, dass dieses Wassertröpfchenverhalten gelöst werden kann, indem ein weiterer gerader Strom außerhalb und um den Wirbel herum zugefügt wird. Der dritte Luftstrom drückt im Grunde genommen mehr Wassertröpfchen am äußeren Bereich des Wirbels zu dem Papierblatt und macht in Kombination mit dem Wirbel und dem anderen geraden Strom die Wassermassenverteilung mehr einem Viereck gleich, wie in 1 durch das mit „Strom-Wirbel-Strom-Kombination" gekennzeichnete Profil gezeigt.
Einer der Vorteile der Drei-Strom-Düse der vorliegenden Erfindung ist, den Benutzern zu erlauben, die Form des durch die Düse erzeugten Massenprofils zuzuschneiden. Die Kombination der für Zerstäubungszwecke benutzten drei Ströme kann gemäß spezifischer Anforderungen an die sich ergebende Form des Massenprofils hergestellt und abgestimmt werden. Die Stärke des Wirbels beeinflusst hauptsächlich die Breite des sich ergebenden Massenprofils. Der innere gerade Strom gleicht den zu dem Wirbelstrom gehörigen Einschnitt in der Mitte des Massenprofils aus. Der äußere gerade Strom kann benutzt werden, um die Ränder des sich ergebenden Massenprofils wie erforderlich umzuformen.
BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 zeigt die Wassermassenprofile, die ein Papierblatt aufnimmt und die durch verschiedene Zerstäubungsdüsen, die auch die Düse der vorliegenden Erfindung aufweisen, erzeugt werden.
2 zeigt eine Stellglied-Düseneinheit, die die Luftzerstäubungsdüse der vorliegenden Erfindung aufweist.
3 zeigt eine Ausführungsform des reglerartigen Stellglieds, das Teil der Stellglied-Düseneinheit von 2 ist.
4 zeigt eine Ausführungsform des Düsenabschnitts der Stellglied-Düseneinheit von 2.
5 zeigt eine Vergrößerung des Stromteilers 82 von 4.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM(EN)
Die vorliegende Erfindung benutzt die Kombination von drei Luftströmen in einer Zerstäubungsdüse, um das Wasser in kleine Tröpfchen zu zerreißen und ein nahezu viereckförmiges Massenprofil zu erzeugen, das für Anwendungen zur Papier-Wiederbefeuchtung geeignet ist. Die Düsenanordnung wird in der Stellglied-Düseneinheit 10 von 2 gezeigt.
Die Düse 22 weist einen Anschluss 28, der mit einer Wasserquelle, nicht in 2 gezeigt, verbunden ist und einen weiteren Anschluss 30, der mit einer Quelle für druckbeaufschlagte Zerstäubungsluft, nicht in 2 gezeigt, verbunden ist, auf. Wasser von Anschluss 28 wird durch das reglerartige Stellglied 20, basierend auf einem pneumatischen Steuersignal, am Anschluss 24 reguliert. Das durch die zwei hintereinander geschalteten Drosselblenden 12 und 14 laufende regulierte Wasser strömt in die mittlere Drosselblende 26 der Düse, um einen Strahl zu bilden.
Die Zerstäubungsluft in Kanal 70 wird in drei Ströme aufgeteilt. Einer der Luftströme der durch den Spalt 72 läuft und nahe an und um den Wasserstrom herum bleibt, strömt aus der Düsendrosselblende 26 aus und bildet den Hauptluftstrom. Ein weiterer Luftstrom strömt tangential in die Mischkammer 74 und bildet einen Wirbel außerhalb des geraden Hauptluftstroms. Der dritte Luftstrom läuft durch den Spalt 76 und wird gegen die feste Wand 90 abgelenkt.
Die drei Ströme, die in der Mischkammer 74 vermischt werden, drängen aus dem Ringspalt 78 um die Wasserdrosselblende 26. Die Zerstäubungsluftströme bewegen sich viel schneller als der innere Wasserstrahl. Die durch dieses große Geschwindigkeitsgefälle zwischen den Strömen erzeugte Scherkraft zerreist das Wasser in kleine Tröpfchen. Wasserteilchen mit einer Größe von weniger als 50 Mikrometern im Durchmesser können von der Düse 22 erwartet werden. Die Stellglied-Düseneinheit 10 kann alleinstehend oder auf einen gemeinsamen Verteiler montiert in einer Reihe von Anwendungen, wie etwa einer Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung, benutzt werden.
Zusätzlich zu der neuen Zerstäubungsdüse, die in der Stellglied-Düseneinheit 10 benutzt wird, werden zwei Techniken in dieser Stellglied-Düseneinheit eingesetzt, die einer kurzen Beschreibung bedürfen, bevor verstanden werden kann, wie die Stellglied-Düseneinheit 10 arbeitet. Eine Technik ist das normale Federbalgstellglied, das in der US-Patentanmeldung Seriennummer 09/712,417 , angemeldet am 14. November 2000, für einen „Bellows Actuator For Pressure And Flow Control" beschrieben wird, das benutzt wird, um den Wasserdurchsatz durch die Stellglied-Düseneinheit 10 zu steuern. Die andere Technik ist die Doppeldrosselblende, die in der US-Patentanmeldung Seriennummer 09/824,113 , angemeldet am 2. April 2001 für „Flow Monitor For Rewet Shower", beschrieben wird, die benutzt wird, um den Zustand der Durchflusssteuerungs-Drosselblenden und der Düsendrosselblenden zu überwachen. Jede dieser Techniken wird nachstehend beschrieben.
Mit Bezug nun auf 3 wird eine Ausführungsform des reglerartigen Stellglieds 20 von 1 gezeigt. Das Stellglied 20 besteht aus einer inneren Kammer 32 und einer äußeren Kammer 34, die durch einen flexiblen Metallbalg 36 getrennt sind. Die äußere Kammer 34 wird durch die Lufteinlass-Druckhülle 40, den Balg 36, das Wassereinlass-Endstück 42 und den Kolben 44 gebildet. Der Steuerlufteinlass 24 führt in die äußere Kammer 34. Die innere Kammer 32 wird durch das Wassereinlass- Endstück 42, den Balg 36 und den Kolben 44 gebildet. Der Versorgungswassereinlass 50 führt in die innere Kammer 32. Ein mit dem Kolben 44 verbundener Ventilschaft 46 mit einem Ventilsitz 48 bildet ein Ventil am Versorgungswassereinlass 50. Ein Sprühwasserauslass 52 leitet das Wasser zu den Doppeldrosselblenden 12 und 14 und der Düsendrosselblende 26, die in 2 gezeigt werden und Teil des Düsenabschnitts der Einheit 10 sind.
Die anfängliche Einstellung des Stellglieds 20 umfasst das Zusammendrücken des Metallbalgs 36 um einen vorbestimmten Betrag und das Befestigen des Ventilschafts 46, derart, dass die Ventildrosselblende 54 bei dieser vorgespannten Einstellung geschlossen ist. Außerdem sind das Wassereinlass-Endstück 42 und der Kolben 44 gestaltet, um sich gegenseitig diametrisch in ihren relativen Bewegungen zu führen, und ebenfalls, um als Führung gegen Ausbauchung für den Balg 36 zu wirken. Das Stellglied 20 arbeitet, um den zu den Doppeldrosselblenden 12 und 14 und der Ventildrosselblende 26 zugeführten Druck zu steuern, indem der pneumatische Steuerluftdruck als Bezug benutzt wird. Das Versorgungswasser wird dem Versorgungswassereinlass 50 bei einem Druck zugeführt, der den maximal erwünschten Druck für die Sprühdüse 22 überschreitet. Steuerluft wird dem Metallbalg 36 durch die Lufteinlass-Druckhülle 40 zugeführt.
Der Luftdruck in der äußeren Kammer 34 wirkt gegen die Wirkfläche des Balgs 36 und erzeugt eine Betriebskraft, der durch drei entgegengesetzte Kräfte widerstanden wird. Die erste entgegengesetzte Kraft wird durch die Federkraft des vorgespannten Metallbalgs 36 gebildet. Die zweite entgegengesetzte Kraft wird durch den Druck des Versorgungswassers gebildet, der gegen die relativ kleine Fläche der Ventildrosselblendenöffnung 54 wirkt. Die dritte entgegengesetzte Kraft wird durch den Sprühwasserdruck in der inneren Kammer 32 gebildet, die gegen die Wirkfläche des Balgs 36 wirkt. Die ersten zwei Gegenkräfte sind im Wesentlichen klein oder konstant, was Änderungen an dem Steuerluftdruck erlaubt, um vorbestimmbar den Druck der Wasserzuführung zu den Doppeldrosselblenden 12 und 14 und der Düsendrosselblende 26 zu beeinflussen. Das Stellglied 20 arbeitet in einem Gleichgewicht dieser Kräfte.
Wenn der Steuerluftdruck geringer ist als der Ausgangsdruck, der durch die Vorspannung des Balgs 36 bestimmt wird, verharrt der Ventilschaft 46 gegen den Ventilsitz 48 und kein Wasser läuft durch die Ventildrosselblende 54. Die nachgeschalteten Doppeldrosselblenden 12 und 14 und die Düsendrosselblende 26 erhalten keinen Wasserdruck, um sie zu versorgen.
Wenn der Steuerluftdruck den Ausgangsdruck des Stellglieds 20 überschreitet, wird der Ventilschaft 46 durch den Kolben nach unten gedrückt und Wasser strömt durch die Ventildrosselblende 54 in die innere Kammer 32 und nach außen zu den Doppeldrosselblenden 12 und 14 und der Düsendrosselblende 26. Die nachgeschalteten Doppeldrosselblenden 12 und 14 und die Düsendrosselblende 26 erlauben einen Wasserdurchfluss, bieten aber auch Widerstand gegen einen derartigen Fluss. Dadurch baut sich der Druck in der inneren Kammer 32 auf. Wenn sich der Druck in der inneren Kammer 32 erhöht, erhöht sich die Summe der entgegengesetzten Kräfte, bis sie der Kraft des Steuerluftdrucks in der äußeren Kammer 34 entspricht. Ein Abgleichpunkt zwischen Steuerkraft und entgegengesetzt wirkenden Kräften führt zu einem bestimmten Durchsatz, der durch die Doppeldrosselblenden 12 und 14 und die Düsendrosselblende 26 läuft.
Die Überwachungsfähigkeit dieser Stellglied-Düseneinheit 10 wird durch Druckmessung an zwei Druckanschlüssen erreicht. Wie in 2 gezeigt, ist ein Druckanschluss 16 genau zwischen den zwei Drosselblenden 12 und 14 angeordnet. Es gibt ebenfalls einen den zwei Drosselblenden 12 und 14 vorgeschalteten Druckanschluss 18, der den regulierten Wasserdruck von dem Stellglied 20, das sich in der Einheit 10 befindet, überwacht. Der vorgeschaltete gemessene Druck wird mit dem durch Anschluss 24 zu dem Stellglied 20 gelieferten pneumatischen Steuerdruck verglichen. Dieser Vergleich führt zu der Durchsatzdiagnose des Stellglieds 20.
Der gemessene Druck zwischen den zwei Drosselblenden 12 und 14 in Kombination mit dem gemessenen vorgeschalteten Druck kann benutzt werden, um den Zustand der Doppeldrosselblenden 12, 14 und der Wasserdrosselblende 26 zu überwachen. Die Drosselblendenüberwachung wird durch eine Doppeldrosselblendentechnik erreicht. Die Doppeldrosselblendentechnik basiert auf der Tatsache, dass es immer einen Druckabfall gibt, wenn ein sich bewegendes Fluid an einer Drosselblende vorbeiläuft. Die Druckänderung an Anschluss 16 zwischen den Drosselblenden 12 und 14 wird im Zeitablauf unter einem konstanten vorgeschalteten Druck am Anschluss 18 überwacht. Der Druck zwischen den Doppeldrosselblenden 12, 14 sollte ein Anteil des vorgeschalteten Drucks sein, und das Verhältnis zwischen den zwei Drücken ist eine Konstante, wenn es keine geometrischen Abweichungen in dem Strömungsdurchgang gibt.
Wenn die vorgeschaltete Drosselblende 12 der Doppeldrosselblenden teilweise blockiert ist, wird der gemessene Druck zwischen den Doppeldrosselblenden 12 und 14 niedriger sein als normal. Eine Nulldruckmessung zwischen den Drosselblenden 12 und 14 zeigt eine völlige Blockade an der vorgeschalteten Drosselblende 12 während des normalen Betriebs an. Wenn Verschleiß an der vorgeschalteten Drosselblende 12 auftritt, sollte ansteigender Druck zwischen den Doppeldrosselblenden 12 und 14 erwartet werden. Auf ähnliche Weise widersteht eine Blockade an der nachgeschalteten Drosselblende 14 oder der Wasserdrosselblende 26 dem Durchfluss mehr, und demzufolge sollte ein höherer Druck zwischen den Drosselblenden 12 und 14 auftreten. Wenn die nachgeschaltete Drosselblende 14 völlig blockiert ist, entspricht der Druck zwischen den Drosselblenden 12 und 14 dem vorgeschalteten Druck. Verschleiß der nachgeschalteten Drosselblende führt zu einem Druckabfall.
In Kürze gesagt, ein Druckabfall zwischen den Drosselblenden 12 und 14 zeigt entweder eine Blockade an der vorgeschalteten Drosselblende 12 oder nachgeschalteten Verschleiß an. Druckanstieg zwischen den Drosselblenden 12 und 14 bedeutet, dass entweder Verschleiß an der vorgeschalteten Drosselblende 12 oder eine nachgeschaltete Blockade vorhanden ist. Obwohl es keine Möglichkeit gibt, zu unterscheiden, welche Drosselblende die Abweichung in dem gemessenen Druck verursacht hat, sollte es möglich sein, zu dem Schluss zu kommen, dass es Zeit ist, die Drosselblenden auszuwechseln. Die Doppeldrosselblenden 12 und 14 können für einen leichten Austausch als ein Bauteil gestaltet werden.
In einer zweckmäßigen Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung mit einer Anordnung der oben erläuterten Stellglied-Düseneinheiten 10 sollten Daten für jede Stellglied-Düseneinheit 10 während des anfänglichen Einrichtens des Wiederbefeuchtungssystems aufgezeichnet werden. Die Daten weisen Druckablesungen am Anschluss 16 und 18 in Abhängigkeit von jedem möglichen pneumatischen Steuersignal am Anschluss 24 auf. Diese Daten können später als Bezug während des normalen Betriebs benutzt werden, um den Zustand der Doppeldrosselblenden 12 und 14 oder der Düsendrosselblende 26 zu überprüfen, sowie auch den Durchsatz des reglerartigen Stellglieds 20.
Zu jeder Zeit während des normalen Betriebs können die Steuersignale am Anschluss 24 und die entsprechenden Druckablesungen von Anschluss 16 und Anschluss 18 erfasst und dann mit den aufgezeichneten Daten verglichen werden. Wenn die Druckablesung von Anschluss 18 nicht mit dem normalen Wert übereinstimmt, arbeitet das reglerartige Stellglied fehlerhaft. Eine Abweichung zwischen den Druckablesungen am Anschluss 16 und dem aufgezeichneten normalen Wert zeigt Probleme an den Doppeldrosselblenden 12 und 14 oder der Düsendrosselblende 26 an.
Die Düsendrosselblende 26, die die Tröpfchengröße von der Düse 22 beeinflusst, ist für alle Anwendungen gleich. Drosselblendendurchmesser der Doppeldrosselblenden 12, 14 bestimmen das maximale Wasserdurchsatzvermögen für jede einzelne Anwendung. Für die meisten Anwendungen ist die Düsendrosselblende 26 viel größer als der Durchmesser der Durchflussdrosselblende. Daher ist der Druckabfall durch die Wasserdrosselblende 26 beträchtlich geringer als der Druckabfall durch jede der zwei Drosselblenden 12, 14. Ein relativ hoher Druckwert am Anschluss 16 macht eine genaue Druckmessung dort einfacher. Dies ist der Grund, warum die Überwachungstechnik zwei Drosselblenden 12, 14 anstatt nur einer in der Bauweise benutzt. In der Praxis können die Durchmesser der zwei Drosselblenden 12, 14 entweder identisch oder unterschiedlich sein.
Mit Bezug nun auf 4 wird eine Ausführungsform für den Düsenabschnitt der Stellglied-Düseneinheit 10 gezeigt. Der Düsenabschnitt besteht aus einem Düsenkörper 56, den Doppeldrosselblenden 12 und 14, einem Wasserdüsenrohr 58, einem Luftstromteiler 82 und einem Luftverschlussdeckel 60. Der Düsenkörper 56 dient ebenfalls als eine Befestigungsbasis für das Stellglied 20. Der Versorgungswassereinlass 28 an dem Düsenkörper 56 ist mit dem Versorgungswassereinlass 50 zu dem Stellglied 20 verbunden. Der Sprühwasserauslass 52 von dem Stellglied 20 fluchtet mit dem regulierten Wassereinlass 62 an dem Düsenkörper 56.
Es gibt drei Kammern 64, 66, und 68 entlang des Wasserstromdurchgangs in dem Düsenkörper 56. Der Druckanschluss 18 ist mit der vorgeschalteten Kammer 64 verbunden, die durch den Düsenkörper 56 und den Doppeldrosselblenden 12 und 14 gebildet wird. Der Druckanschluss 16 ist mit der mittleren Kammer 66 zwischen den Doppeldrosselblenden 12 und 14 verbunden und ist von dem Düsenkörper 56 umgeben. Die Doppeldrosselblenden 12 und 14 und das Wasserdüsenrohr 58 bilden die dritte oder nachgeschaltete Kammer 68.
Wasser von dem Stellglied 20 wird in die vorgeschaltete Kammer 64 gefördert, ergießt sich in die Mittelkammer 66, indem es durch die vorgeschaltete Drosselblende 12 läuft, tritt in die nachgeschaltete Kammer 68 ein, indem es durch die nachgeschaltete Drosselblende 14 läuft und strömt schließlich durch die Düsenblende 26 des Wasserdüsenrohrs 58.
Zerstäubungsluft wird in Luftkammer 70, die aus dem Düsenkörper 56, dem Wasserrohr 58, dem Stromteiler 82 und dem Luftverschlussdeckel 60 gebildet wird, durch den Zerstäubungslufteinlass 30 eingeführt. Die Zerstäubungsluft in der Luftkammer 70 wird dann in drei unterschiedliche Durchflussströme aufgeteilt, indem der Luftstromteiler 82 benutzt wird. Einer der Ströme, der durch die Bohrungen 98 (in 5 gezeigt), die in Richtung der Mittenachse des zylindrischen Luftteiler 82 gebohrt sind, durchläuft, kommt in der Kammer 80, die durch das Wasserrohr 58 und dem Luftteiler 82 gebildet wird, an. Dieser Strom fließt dann in den Spalt 72 zwischen dem Teiler 82 und dem Wasserrohr 58, bevor er in die Mischkammer 74 eintritt, um den Hauptluftstrom um das Wasserrohr 58 herum zu bilden.
Es gibt drei ebene Flächen 96 (in 5 gezeigt), die von der zylindrischen äußeren Fläche des Luftteilers 82 abgearbeitet und an einem Ende des Teilers 82 angeordnet sind. Die drei ebenen Flächen sind um 120° voneinander entfernt angeordnet. Die drei Luftkanäle 84 werden zwischen den drei ebenen Flächen 96 auf dem Luftteiler 82 und der inneren Fläche des Luftverschlussdeckels 60 gebildet. Alle drei Kanäle 84 sind mit der Luftkammer 70 verbunden. Zerstäubungsluft in den Kanälen 84 wird für den zweiten und dritten Strom benutzt.
Der zweite Strom durchläuft die drei auf den drei ebenen Flächen 96 des Luftteilers 82 außermittig gebohrten Bohrungen 86 und strömt tangential in die Mischkammer 74. Die drei außermittigen Bohrungen 86 sind derart ausgerichtet, dass ein Wirbelstrom in der Mischkammer 74 um den Hauptluftstrom erzeugt wird. Die Drosselblendengröße der drei Bohrungen 86 und der Luftdruck in der Kammer 70 bestimmen die Stärke des Wirbels in der Mischkammer 74. Der Wirbel bestimmt das Sprühfeld des abschließenden Strahls, insbesondere die Breite des Strahlsabschließenden. Drei außenmittige Bohrungen 86 werden hier lediglich aus erläuternden Gründen offenbart. Jede von Drei abweichende Anzahl von Bohrungen 86 kann benutzt werden, solange ein Wirbel innerhalb der Mischkammer 74 erzeugt wird.
Der dritte Strom wird durch Zerstäubungsluft in den drei Luftkanälen 84 erzeugt, indem sie durch den Spalt 76, der zwischen dem Luftverschlussdeckel 60 und dem Luftteiler 82 gebildet wird, durchläuft. Eine Ausnehmung 88 ist eingearbeitet, um die drei Luftkanäle 84 miteinander zu verbinden und einen einheitlichen Strom um den ganzen Spalt 76 herum zu erzeugen. Der dritte Strom durchläuft den Spalt 76 und biegt aufgrund des Coanda-Effekts in Richtung der abgeschrägten Fläche 90 auf dem Luftverschlussdeckel 60 ab. Der Coanda-Effekt zeigt an, dass der Strom dazu neigt, an einer festen Oberfläche zu haften. Der dritte Strom hüllt den Wirbelstrom und den Hauptstrom in der Mischkammer 74 ein. Die Kombination der drei Ströme drängt aus dem Ringspalt 78 um den Wasserstrahl herum, der aus der Düsendrosselblende 26 ausströmt.
Es gibt mehrere Vorteile im Zusammenhang mit dem dritten Strom der vorliegenden Erfindung. Einer der Vorteile ist die Effizienz der Zerstäubungsdüse. Wenn der dritte Strom an der Schräge 90 des Luftverschlussdeckels 60 abbiegt, wird ein Bereich niedrigen Drucks in der Nähe der Schräge 90 des Luftverschlussdeckels 60, ebenfalls aufgrund des Coanda-Effekts, erzeugt. Dieser durch den dritten Strom erzeugte niedrige Druck in Kammer 74 reduziert den Widerstand auf sowohl den Hauptstrom als auch den wirbelnden zweiten Strom. Die Reduzierung des Widerstands deutet an, dass genau dieselbe Sprühstruktur (Teilchengröße und Massenprofil) mit relativ niedrigem Zerstäubungsluft-Versorgungsdruck erreicht werden kann. Die sich ergebende Effizienzsteigerung von dieser Düsenbauweise reduziert die Belastung auf das Gebläse oder den Kompressor, der die druckbeaufschlagte Zerstäubungsluft liefert. Die Einsparung ist beträchtlich in Anbetracht dessen, dass eine einzelne Wiederbefeuchtungs-Spritzvorrichtung bis zu 100 Düsen oder sogar mehr benutzt.
Ein weiterer Vorteil von dem dritten Strom ist der Parameter, den er zufügt, der die Steuerung der zwei Neigungen des durch die Düsen erzeugten Wassermassenprofils zulässt. Der dritte Strom fügt einen axialen Impuls zu dem äußeren Bereich des Wirbels hinzu, der die zwei Neigungen an den äußeren Rändern des Profils steiler macht und das Profil näher an eine ideale Form eines Viereck bringt, wie in 1 durch das mit „Strom-Wirbel-Strom-Kombination" gekennzeichnete Profil gezeigt.
Noch ein weiterer Vorteil von dem dritten Strom ergibt sich von der zusätzlichen Scherkraft, die der gemischten Zerstäubungsluft zugegeben wird. Größere Wasserteilchen in dem Wirbel bewegen sich aufgrund der größeren Zentrifugalkraft schneller von der Mitte des Strahls weg. Die Scherkraft, die in dem Mischbereich des dritten Stroms und des Wirbels erzeugt wird, zerreißt diese Teilchen in sogar noch kleinere Teilchen. Das sich ergebende Sprühwasser weist aufgrund der Mitwirkung des dritten Stroms eine einheitlichere Verteilung der Teilchengröße über das ganze Profil hinweg auf.
Noch ein weiterer Vorteil des dritten Stroms ist ebenfalls auf die Effizienz bezogen. Der durch die drei außermittigen Bohrungen 86 in der Mischkammer 74 erzeugte Wirbel wird in dem zusammenlaufenden Bereich, der durch die Schräge 90 an dem Luftverschlussdeckel 60 gebildet wird, verdichtet. Die tangentiale Geschwindigkeit in dem Wirbel erhöht sich dramatisch während der Verdichtung. Die Schräge 90 des Luftverschlussdeckels 60 verzögert die tangentiale Geschwindigkeit auf der Oberfläche der Schräge auf Null. Die Reibung auf der Oberfläche der Schräge verbraucht die Stärke des Wirbels und verursacht Ineffizienz in der Düse. Der dritte Strom, der zwischen dem Wirbel und der Oberfläche der Schräge angeordnet ist, dient als ein Luftkissen für den Wirbel und erhält die wirbelnde Stärke des Wirbels.
Der Luftteiler 82 wird ebenfalls benutzt, um die Konzentrizität des Wasserstroms und der drei Luftströme zu erhalten. Das Wasserrohr 58 ist am inneren Durchmesser des Luftteilers 82 derart befestigt, dass die Breite des Spalts 72 zwischen dem Wasserrohr 58 und dem Luftteiler 82 in allen Richtungen gleich ist. Die drei zylindrischen Flächen 100, die durch die drei ebenen Flächen 96 auf dem Luftteiler 82 getrennt sind, sind gleitend in den Innendurchmesser des Luftverschlussdeckels 60 eingepasst. Die relative enge Toleranz an diesen zwei Anschlussstücken neben dem Wasserrohr 58, dem Luftteiler 82 und dem Luftverschlussdeckel 60 ist erforderlich, um den Ringspalt 78 um die Wasserdrosselblende 26 genau zu halten. Mit der Kombination aller drei Zerstäubungsluftströme und der Konzentrizität aller Luftströme und Wasserströme wird eine Sprühstruktur erzeugt. Die Größe der Wasserteilchen in dem Sprühwasser ist überall beinahe dieselbe. Noch wichtiger ist jedoch, dass das sich ergebende Wassermassenprofil anpassbar ist.
Die Drei-Strom-Düse der vorliegenden Erfindung weist ein wichtiges und nützliches Merkmal auf. Das durch die Düse erzeugte Massenprofil kann auf eine Form zugeschnitten werden, die am geeignetsten für eine bestimmte Anwendung ist.
Papierhersteller können eine größere Zonengröße in einem Luft-Wasser-Sprühsystem fordern, um die Gesamtkosten des Systems zu reduzieren. Eine größere Zonengröße bedeutet ein breiteres Massenprofil oder größere Sprühwinkel von einer einzelnen Düse. Die Drei-Strom-Düse kann ein breiteres Sprühen erzeugen, indem ein stärkerer Wirbel in der Düse aufgebracht wird. Grundsätzlich deutet ein stärkerer Wirbel auf eine größere tangentiale Geschwindigkeit am Düsenaustritt 78 im Vergleich zu einer konstanten axialen Geschwindigkeit an derselben Stelle hin. Es gibt verschiedene Arten, um ein größeres Verhältnis der tangentialen Geschwindigkeit zu der axialen Geschwindigkeit zu erreichen. Der einfachste Weg ist, die Größe der außermittigen Drosselblende 86 oder die Gesamtanzahl der außermittigen Drosselblenden zu reduzieren.
Wenn der Wirbelstrom in der Drei-Strom-Düse zu stark ist, kann sich durch der Tatsache, dass die meisten Tröpfchen durch den Wirbel von der Mitte des Sprühstrahls weggeschleudert werden, ein Einschnitt in der Mitte des Massenprofils ergeben. Der Spalt 72, der zwischen dem Wasserrohr 58 und dem Gasteiler 82 gebildet wird, kann geöffnet werden, um mehr axialen (oder geraden) Durchfluss in dem inneren Abschnitt des Wirbelstroms zu erlauben. Das Öffnen des Spalts 72 reduziert das Verhältnis der tangentialen zur axialen Geschwindigkeit in der Nähe der Mitte des Sprühstrahls und reduziert demzufolge das radiale Ausbreiten der Tröpfchen um die Mitte herum. Das sich ergebende Massenprofil kann ziemlich flach im mittleren Abschnitt sein.
Papierhersteller können ebenfalls eine kleinere Zonengröße fordern, um das Auflösungsvermögen der Wiederbefeuchtungs-Spritzeinrichtung zu steigern. Diese Anwendung erfordert eine Zerstäubungsdüse mit einem relativ schwachen Wirbelstrom in dem gemischten Zerstäubungsstrom. Der einfachste Weg den Wirbelstrom zu reduzieren ist, die Größe der außermittigen Düsenblende 86 zu erhöhen. Wenn der Wirbelstrom schwach ist, bestehen Möglichkeiten, dass das sich ergebende Massenprofil einen gipfeligen Mittenabschnitt aufweist. Um den Mittenabschnitt des Massenprofils abzuflachen sollte der Spalt 72 reduziert werden. Der extreme Fall ist, dass sich der Spalt auf Null reduziert und eine zusätzliche Unterstützung wird, die hilft, die Konzentrizität des gemischten Zerstäubungsstroms und des Wasserstroms zu erhalten.
Eine weitere Sorge von Papierherstellern ist die Zonenverkoppelung zwischen benachbarten Zonen. Der Umfang der Zonenverkoppelung ist eine Funktion der Neigungen des durch eine einzelne Düse erzeugten Massenprofils. Mäßige Neigungen erzeugen große Verkoppelungszonen, während steile Neigungen zu kleinen Verkoppelungen zwischen benachbarten Zonen führen. Wenn das Massenprofil eine perfekte viereckige Form aufweist, ist die Zonenverkoppelung gleich Null. Durch Benutzung der Drei-Strom-Düse der vorliegenden Erfindung ist der Umfang der Zonenverkoppelung durch das Abstimmen des dritten Stroms in dem gemischten Zerstäubungsgasstrom abstimmbar. Vergrößern des Spalts 76, der zwischen dem Düsendeckel 60 und dem Gasteiler 82 gebildet wird, macht die Neigungen des sich ergebenden Massenprofils steiler und reduziert demzufolge den Umfang der Zonenverkoppelung. Umgekehrt führt das Reduzieren des Spalts 76 zu mäßigen Neigungen und einem großen Umfang an Zonenverkoppelung.
Wie der Fachmann verstehen wird, kann die Drei-Strom-Zerstäubungsdüse der vorliegenden Erfindung andere Anwendungen aufweisen, wo der Bedarf für eine sowohl in der Teilchengröße als auch im Massenprofil steuerbare Wasserversprühung besteht.
Es versteht sich, dass die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform(en) der vorliegenden Erfindung beabsichtigt, eher lediglich erläuternd als erschöpfend zu sein. Der Fachmann wird in der Lage sein, bestimmte Zusätze, Streichungen und/oder Abänderungen an der (den) Ausführungsform(en) des offenbarten Erfindungsgegenstands vorzunehmen, ohne vom Umfang der Erfindung, wie durch die angefügten Ansprüche definiert, abzuweichen.

Claims

Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeit mit Gas, aufweisend: eine Zerstäubungsdüseneinrichtung, aufweisend: a) eine erste Düse zum Erzeugen, in der Vorrichtung und entlang einer vorbestimmten Achse, eines gemischten Gasstroms, der die Kombination von einem ersten Gasstrom, der eine Wirbelbewegung um die vorbestimmte Achse aufweist, und einem zweiten Gasstrom, der sich gerade in der Richtung der Achse in dem inneren Bereich des wirbelnden ersten Gasstroms bewegt ist; b) eine zweite Düse, die in der ersten Düse angeordnet ist, um in der Vorrichtung einen gesteuerten Flüssigkeitsstrom zu erzeugen; und c) einen Gasstromteiler, der in der ersten Düse und außerhalb der zweiten Düse angeordnet ist, wobei der Gasstromteiler die Konzentrizität des gemischten Gasstroms und des gesteuerten Flüssigkeitsstroms aufrecht erhält, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter Gasstrom ebenfalls gerade in der Richtung der Achse strömt und den wirbelnden ersten Gasstrom und den zweiten Gasstrom einhüllt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zerstäubungsdüseneinrichtung ferner eine Kammer zum Mischen des ersten, zweiten und dritten Gas stroms aufweist, um den gemischten Gasstrom zu erzeugen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei der Gasstromteiler der Zerstäubungsdüseneinrichtung einen Gasstrom, der in die erste Düse eintritt, in den ersten, zweiten und dritten Gasstrom teilt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Zerstäubungsdüseneinrichtung ferner ein Gehäuse aufweist, das eine Gasaustrittsöffnung und eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung aufweist, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, wobei der gemischte Gasstrom an der Gasaustrittsöffnung erzeugt wird und der Flüssigkeitsstrom an der Flüssigkeitsaustrittsöffnung erzeugt wird.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner aufweisend: eine zweite Zerstäubungsdüseneinrichtung, aufweisend: a) eine erste Düse zum Erzeugen, in der Vorrichtung und entlang einer vorbestimmten Achse, eines gemischten Gasstroms, der die Kombination von einem ersten Gasstrom, der eine Wirbelbewegung um die vorbestimmte Achse aufweist, einem zweiten Gasstrom, der sich gerade in der Richtung der Achse in dem inneren Bereich des wirbelnden Stroms bewegt, und einem dritten Gasstrom, der ebenfalls gerade in der Richtung der Achse strömt und den wirbelnden ersten Gasstrom und den zweiten Gasstrom einhüllt ist; b) eine zweite Düse, die in der ersten Düse angeordnet ist, um in der Vorrichtung einen gesteuerten Flüssigkeitsstrom zu erzeugen; und c) einen Gasstromteiler, der in der ersten Düse und außerhalb der zweiten Düse angeordnet ist, wobei der Gasstromteiler die Konzentrizität des gemischten Gasstroms und des gesteuerten Flüssigkeitsstroms aufrecht erhält.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Gasstrom der Zerstäubungsdüseneinrichtung in dieselbe Richtung wirbelt wie der erste Gasstrom in der zweiten Zerstäubungsdüseneinrichtung.
Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei der erste Gasstrom der Zerstäubungsdüseneinrichtung in die entgegengesetzte Richtung wie der erste Gasstrom in der zweiten Zerstäubungsdüseneinrichtung wirbelt.
Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner ein Stellglied aufweisend, das mit der Zerstäubungsdüseneinrichtung verbunden ist und bedienbar ist, um die Zufuhr von Flüssigkeit an die zweite Düse zu steuern, wobei das Stellglied erste und zweite Kammern aufweist, die durch einen flexiblen Balg getrennt sind.
Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 1, um eine Bahn von Papier zu befeuchten.
Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mit einem Gas, aufweisend die Schritte: a) Bilden eines gemischten Gasstroms, der die Kombination von einem ersten Gasstrom, der eine wirbelnde Bewegung um eine vorbestimmte Achse aufweist, und einem zweiten Gasstrom, der sich gerade in der Richtung der Achse in dem inneren Bereich des wirbelnden ersten Gasstroms bewegt ist; und b) Zuführen eines Flüssigkeitsstroms in den gebildeten Gasstrom, derart, dass der Flüssigkeitsstrom durch den gemischten Gasstrom zerstäubt wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein dritter Gasstrom ebenfalls gerade in der Richtung der Achse bewegt, wobei der dritte Gasstrom den ersten Gasstrom und den zweiten Gasstrom einhüllt.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner den Schritt aufweisend, den zerstäubten Flüssigkeitsstrom von der Düse ausströmen zu lassen.
Verfahren nach Anspruch 11, ferner aufweisend, dass eine Bahn von hygroskopischem Material durch den zerstäubten Flüssigkeitsstrom befördert wird, der von der Düse ausgeströmt wird.
Verfahren nach Anspruch 10, ferner aufweisend, dass mindestens einer des ersten, zweiten und dritten Gasstroms derart eingestellt wird, dass Tröpfchen der Flüssigkeit ein vorbestimmtes Massenverteilungsprofil aufweisen.