DE69613116T2

DE69613116T2 - Verfahren und Vorrichtung zur kontrollierten Zerteilung von Flüssigkeitsstrahlen

Info

Publication number: DE69613116T2
Application number: DE69613116T
Authority: DE
Inventors: Gianfranco Bedetti
Original assignee: Urea Casale SA
Current assignee: Casale SA
Priority date: 1996-08-01
Filing date: 1996-08-01
Publication date: 2001-12-06
Anticipated expiration: 2016-08-02
Also published as: JPH10113579A; CZ245197A3; ATE201612T1; US6062487A; DE69613116D1; CN1176845A; EP0822003A1; UA43390C2; ID19389A; RU2180264C2; MX9705874A; EP0822003B1; CA2211715A1; CN1083733C; RO119127B1; US6390388B1

Description

Gebiet der Anmeldung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zum Erzeugen im wesentlichen monodispergierter Tropfen.
In der folgenden Beschreibung und den anschließenden Ansprüchen soll der Terminus "im wesentlichen monodispergierte Tropfen" im wesentlichen kugelförmige Flüssigkeitstropfen mit im wesentlichem identischem Durchmesser bezeichnen, Zudem betrifft die Erfindung ein Gerät zur Realisierung des o. g. Verfahrens.
Bekanntlich wird auf dem Gebiet der Sprühkristallisation von Schmelzmaterialien in mehr oder weniger viskoser flüssiger Form, z. B. zur Düngemittelherstellung, die Forderung immer lauter, ein Verfahren zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen bereitzustellen, das es einerseits ermöglicht, im wesentlichen monodispergierte Tropfen zu erhalten, und das andererseits zuverlässig und leicht zu realisieren ist sowie keinen hohen Energieverbrauch und keine hohen Betriebskosten hat.
In der nachfolgenden Beschreibung soll der Terminus "Sprühkristallisation" ein Verfahren bezeichnen, durch das ein Schmelzmaterial im flüssigen Zustand veranlaßt wird, mehrere Löcher zu durchlaufen, um entsprechende Flüssigkeitsstrahlen zu bilden, die sich in mehrere Tropfen aufteilen, welche beim Abkühlen zu festen Körnchen erstarren. Allgemein erfolgt das Erstarren durch freien Fall der Tröpfchen im Gegenstrom zu einem Luftstrom in einem geeigneten Gerät, das als Sprühkristallisationsturm bezeichnet wird.
Dieses Verfahren beruht auf der Erscheinung, nach der sich ein Flüssigkeitsstrahl in mehrere Tropen infolge von dynamischer Instabilität aufteilt, die sich aus seiner Oberflächenspannung und speziell immer dann ergibt, wenn die Schwingungsamplitude des Flüssigkeitsstrahls zunimmt, bis sie gleich dem Radius des Strahls wird.
Die Faktoren am Ursprung dieser dynamischen Instabilität des Strahls können externe sein, z. B. durch Reibung mit Luft hervorgerufene Störungen, oder sie können interne sein, z. B. Störungen infolge von Turbulenz der Flüssigkeit.

Stand der Technik

Zur Erfüllung der o. g. Forderung wurden Verfahren vorgeschlagen, die es ermöglichen, im wesentlichen monodispergierte Tropfen durch die gesteuerte Aufteilung eines Flüssigkeitsstrahls zu erhalten, auf den eine Störung vorbestimmter Größe so übertragen wird, daß die Schwingungswellenlänge des Strahls größer als sein Umfang ist.
Tatsächlich wurde festgestellt, daß es möglich ist, einen Flüssigkeitsstrahls homogen und regelmäßig aufzuteilen, indem eine Schwingung mit einer Wellenlänge auf ihn übertragen wird, die im wesentlichen zwischen den folgenden Werten liegt:
7 · r < Lambda < 14 · r (1),
wobei r der Radius des Flüssigkeitsstrahls und Lambda seine Wellenlänge ist (siehe J. M. Schneider und C. D. Hendricks, "Source of Uniform Liquid Droplets", Review of Scientific Instruments, Band 35, Nr. 10, 10/1964).
Im allgemeinen wird nach der Theorie von C. Weber (siehe z. B. "Atomization and Spray Drying", Kapitel 1, W. R. Marshall Jr., Chem. Eng. Progr. Monogr. Seri es, Nr. 2, Band 5 0, 1954) die Schwingungswellenlänge, die zum Erhalten einer gesteuerten Aufteilung eines Flüssigkeitsstrahls und damit im wesentlichen monodispergierter Tropfen am wirksamsten ist, durch die folgende Formel bestimmt:
Lambda/r = 8,886 · (1 + 3Z)1/2 (2),
wobei r der Radius des Flüssigkeitsstrahls, Lambda die Wellenlänge und Z das Verhältnis der Quadratwurzel der Weberschen Zahl zur Reynoldsschen Zahl ist (Z = We1/2/Re).
Die Verfahren gemäß dem Stand der Technik liefern diese gesteuerte Aufteilung durch mit einer vorbestimmten Frequenz erfolgendes Ändern des Durchflusses der Strahlen bildenden Flüssigkeit auf solche Weise, daß eine Schwingung mit gewünschter Wellenlänge auf die Strahlen übertragen wird.
Als Alternative wird die für eine gesteuerte Aufteilung der Flüssigkeitsstrahlen verantwortliche Störung gemäß den o. g. Verfahren auf folgenden Wegen übertragen:
- akustische Schwingungen mit vorbestimmter Frequenz, die durch eine Schallquelle erzeugt und durch die Luft auf die Flüssigkeitsstrahlen übertragen werden, die eine perforierte Oberfläche verlassen;
- akustische Schwingungen mit vorbestimmter Frequenz, die durch eine Schallquelle erzeugt und in der Luft oder im Gas übertragen werden, die (das) über dem Kopf der Strahlen bildenden Flüssigkeit steht, die in einem geeigneten perforierten Korb enthalten ist;
- Schwingungen, die direkt auf die Strahlen bildende Flüssigkeit mittels Vibratoren, akustischer Quellen oder Drehklappen übertragen werden;
- mechanische Schwingungen, die auf den perforierten Korb zur Strahlerzeugung oder Teilen davon geeignet übertragen werden.
Beschrieben sind Verfahren dieser Art z. B. in der EP-A- 0233384, EP-A-0320153 und US-A-4585167.
Allerdings zeigen diese Verfahren eine Reihe von Nachteilen, deren erster darin besteht, daß sie schwer zu realisieren und unzuverlässig sind.
Um wirklich effektiv realisiert zu werden, erfordern diese Verfahren hochentwickelte Ausrüstungen, die kompliziert herzustellen sind und konstanter Wartung bedürfen.
Um also die Aufteilung der Flüssigkeitsstrahlen zweckmäßig zu steuern, sind hohe Bau-, Betriebs- und Wartungskosten notwendig.
Wegen ihrer Komplexität, hauptsächlich infolge der notwendigen Bereitstellung von Einrichtungen zur Übertragung akustischer oder mechanischer Schwingungen, können die Ausrüstungen zur Realisierung dieser Verfahren gemäß dem Stand der Technik außerdem nicht gewährleisten, daß man im wesentlichen monodispergierte Tropfen auf konstante Weise im Zeitverlauf erhält.

Zusammenfassung der Erfindung

Das der Erfindung zugrunde liegende technische Problem besteht darin, ein Verfahren zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zur Verfügung zu stellen, das es ermöglicht, im wesentlichen monodispergierte Tropfen zu erhalten, und das gleichzeitig zuverlässig und leicht zu realisieren ist sowie keinen hohen Energieverbrauch und keine hohen Betriebskosten hat.
Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch ein Verfahren der zuvor genannten Art gelöst, das die folgenden Schritte aufweist:
- Zuführen mehrerer erster Flüssigkeitsstrahlen mit stationärer Bewegung zu mehreren voneinander unabhängigen Sektoren, die in einer perforierten Oberfläche gebildet sind;
- Bilden eines Flüssigkeitskopfs in diesen Sektoren nahe der perforierten Oberfläche;
- Fließenlassen der Flüssigkeit über die perforierte Oberfläche, um mehrere zweite Flüssigkeitsstrahlen zu bilden;
- periodisches Ändern des Impulses der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Frequenz, um der in diesem Sektor vorhandenen Flüssigkeit eine Störung vorbestimmter Größe zu verleihen, die aus einer periodischen Änderung des Drucks nahe der perforierten Oberfläche besteht, der auf die zweiten Flüssigkeitsstrahlen übertragen wird, was ihre gesteuerte Aufteilung in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen bewirkt.
In der folgenden Beschreibung und in den sich anschließenden Ansprüchen soll der Terminus "Flüssigkeitsstrahlen mit stationärer Bewegung" Flüssigkeitsstrahlen mit einem Durchfluß und einer Geschwindigkeit bezeichnen, die zeitkonstant sind.
In der folgenden Beschreibung und in den sich anschließenden Ansprüchen soll der Terminus "voneinander unabhängige Sektoren" Sektoren bezeichnen, die hydraulisch voneinander getrennt sind.
Vorteilhaft lassen sich mit Hilfe der Erfindung im wesentlichen monodispergierte Tropfen erhalten, indem die Flüssigkeit zur Bildung der zweiten Strahlen unter stationären Bedingungen zugeführt und gleichzeitig eine Änderungen des Drucks dieser Flüssigkeit auf geeignete Weise bewirkt wird.
Ermöglicht ist dies insbesondere durch Einteilung der perforierten Oberfläche in mehrere Sektoren und durch Zuführen mehrerer erster Strahlen zu den Sektoren.
Überraschend wurde nämlich festgestellt, daß es durch ein solches Vorgehen ausreicht, den Impuls der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit zweckmäßig zu ändern, während der Impuls der ersten Strahlen konstant gehalten wird, die zur perforierten Oberfläche geführt werden und somit unter stationären Bedingungen arbeiten, um eine gesteuerte Aufteilung der die perforierte Oberfläche verlassenden zweiten Flüssigkeitsstrahlen auf einfache, aber zugleich genaue und verläßliche Weise zu erhalten.
Vorteilhaft erfolgt die Änderung des Impulses der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit periodisch und mit Zeitintervallen, um auf die zweiten Flüssigkeitsstrahlen eine wirksame Störung mit einer Wellenlängen zu übertragen, die größer als ihr Umfang ist und vorzugsweise zwischen den in der o. g. Formel (1) genannten Werten liegt.
Aufgrund der Erfindung läßt sich auf einfache und wirksame Weise unter stationären Bedingungen der Durchfluß der zur Bildung der zweiten Strahlen zur perforierten Oberfläche geführten Flüssigkeit nutzen, um deren gesteuerte Aufteilung ohne die Nachteile zu erhalten, die sich aus den Verfahren gemäß dem Stand der Technik ergeben.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens liegen die Sektoren nebeneinander, und der Impuls der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit unterscheidet sich vom Impuls der zu einem dazu benachbarten Sektor geführten Flüssigkeit.
Gemäß dieser Ausführungsform wird der Impuls der zu jedem Sektor geführten Flüssigkeit vorteilhaft geändert, indem der perforierten Oberfläche eine Relativbewegung gegenüber einem Flüssigkeitsverteiler verliehen wird, der stromaufwärts vor der Oberfläche zur Abgabe der ersten Strahlen vorgesehen ist.
Vorzugsweise wird die Relativbewegung durch Bewegen der perforierten Oberfläche gegenüber dem Flüssigkeitsverteiler durchgeführt, während der Abstand zwischen ihnen konstant gehalten wird.
Vorzugsweise wird die auf die zweiten Strahlen übertragene wirksame Störung erzeugt, indem mit einer vorbestimmten Frequenz die Anzahl erster Strahlen periodisch geändert wird, die zu einem vorbestimmten Sektor geführt werden.
Vorteilhaft werden die zu den Sektoren geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen mit einer im wesentlichen zentrifugalen Strömung durch den Verteiler zur perforierten Oberfläche abgegeben, die im wesentlichen rohrförmig sowie gegenüber dem Verteiler außen und koaxial angeordnet ist.
Vorzugsweise wird die im wesentlichen rohrförmige perforierte Oberfläche um ihre Achse gedreht, und die Sektoren erstrecken sich der Länge nach in dieser Oberfläche.
Dadurch lassen sich die aufzuteilenden zweiten Strahlen radial verteilen, um einen 360º-"Schauer" aus im wesentlichen monodispergierten Tropfen zu erhalten, die radial voneinander abgehen.
Vorzugsweise schneiden die zu den Sektoren geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen den zugehörigen Flüssigkeitskopf rechtwinklig so, daß Bildung sekundärer Turbulenz nahe der perforierten Oberfläche verhindert ist, die die gesteuerte Aufteilung der zweiten Strahlen negativ beeinflussen würde.
Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist die aus periodischer Änderung des Impulses der zu jedem Sektor geführten Flüssigkeit erhaltene wellenfunktion vorzugsweise vom Sinustyp, um das Vorhandensein zweiter Schwingungen in der Flüssigkeit zu verhindern.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung wird auch ein Gerät zur Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zur Erzeugung im wesentlichen monodispergierter Tropfen zur Verfügung gestellt, das aufweist:
- einen ersten Flüssigkeitsverteiler mit einer perforierten Wand zur Abgabe mehrerer erster Flüssigkeitsstrahlen mit stationärer Bewegung;
- einen zweiten Flüssigkeitsverteiler, der in einem vorbestimmten Abstand vom ersten Verteiler gestützt und in mehrere Kammern unterteilt ist, die in Fluidverbindung mit den ersten Strahlen stehen und ein gleiches Volumen haben und voneinander unabhängig sind sowie mit einer perforierten Wand versehen sind, die im wesentlichen parallel zur perforierten Wand des ersten Verteilers zur Bildung mehrerer zweiter Flüssigkeitsstrahlen ist;
wobei der erste und zweite Verteiler eine Relativbewegung zueinander vollführen, um den Impuls der zu einer vorbestimmten Kammer geführten Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Frequenz periodisch zu variieren, während der in der Kammer vorhandenen Flüssigkeit eine Störung vorbestimmter Größe verliehen wird, die aus einer periodischen Änderung des Drucks besteht, der auf die zweiten Flüssigkeitsstrahlen übertragen wird, um ihre gesteuerte Aufteilung in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen zu bewirken.
Die Merkmale und Vorteile der Erfindung werden in der Beschreibung einer Ausführungsform als nicht einschränkendes Beispiel anhand der beigefügten Zeichnungen dargelegt.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine schematische Ansicht einer Einzelheit eines erfindungsgemäßen Geräts zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen;
Fig. 2 zeigt im Längsschnitt eine schematische Ansicht eines Geräts zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 3 zeigt eine Querschnittansicht des Geräts von Fig. 2 an Linien A-A von Fig. 2;
Fig. 4 zeigt im Längsschnitt eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen.

Nähere Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform

Gemäß Fig. 1 bis 4 bezeichnet die Bezugszahl 1 insgesamt ein erfindungsgemäßes Gerät zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen, das zur Sprühkristallisation eines Schmelzmaterials, z. B. Schmelzharnstoff, zur Düngemittelproduktion besonders geeignet ist.
Fig. 1 zeigt schematisch nur ein Detail des Geräts 1 zur gesteuerten Aufteilung des Flüssigkeitsstrahls, um die Prinzipien des erfindungsgemäßen Verfahrens besser darzustellen.
Das Gerät 1 verfügt über einen ersten Flüssigkeitsverteiler 2 mit einer perforierten Wand 3 zur Abgabe mehrerer erster Flüssigkeitsstrahlen 4 mit stationärer Bewegung.
Vorzugsweise werden diese Strahlen 4 durch jeweilige Öffnungen in der perforierten Wand 3 abgegeben, die in im wesentlichen parallelen Reihen angeordnet sind und sich der Länge nach über ein vorbestimmtes Teilstück des Verteilers 2 in senkrechter Richtung zur Ebene von Fig. 1 erstrecken.
Als Alternative bestehen die Öffnungen in der perforierten Wand 3 aus mehreren im wesentlichen parallelen Längsschlitzen, die sich ebenfalls in senkrechter Richtung zur Ebene von Fig. 1 erstrecken. In diesem Fall werden die Strahlen 4 in Form von entsprechenden Flüssigkeitslagen abgegeben, die sich entlang der vorgenannten Schlitze erstrecken.
Folglich ist für jeden in Fig. 1 gezeigten Strahl 4 vorteilhaft eine entsprechende Reihe von Öffnungen oder ein Längsschlitz vorhanden.
Ein zweiter Verteiler 5 ist in einem vorbestimmten Abstand vom ersten Verteiler 2 zur Bildung zweiter Flüssigkeitsstrahlen 6 gestützt.
Der zweite Verteiler 5 ist in mehrere nebeneinander liegende Kammern, alle mit der Bezugszahl 7 bezeichnet, aufgeteilt, die in Fluidverbindung mit den ersten Strahlen 4 stehen und ein gleiches Volumen haben und voneinander unabhängig sind sowie mit einer perforierten Wand 8 versehen sind, die im wesentlichen parallel zur perforierten Wand 3 des ersten Verteilers 2 ist.
Die Kammern 7 sind auch mit jeweiligen Seitenwänden 9 versehen, die sich rechtwinklig von der perforierten Wand 8 erstrecken, damit die Kammern 7 hydraulisch unabhängig sind.
Die Bezugszahl 10 bezeichnet einen Flüssigkeitskopf, der nahe der perforierten Wand 8 vorhanden ist und durch die Strahlen 4 rechtwinklig geschnitten wird.
Der erste und zweite Verteiler 2, 5 vollführen jeweils eine Relativbewegung zueinander, wobei sie aber stets im gleichen Abstand bleiben. Insbesondere ist im Beispiel von Fig. 1 der zweite Verteiler 5 gegenüber dem ersten Verteiler 2 in der durch den Pfeil 11 bezeichneten Richtung beweglich.
Vorzugsweise sind die Löcher 12 in der perforierten Wand 8 identisch und haben abgerundete Einlässe.
Auf diese Weise beseitigt man die Gefahr, daß sich eine Störung in den Flüssigkeitsstrahlen 6 bildet, die deren Aufteilung negativ beeinflussen würde.
Gemäß Fig. 1 unterscheidet sich die Breite L der Kammer 7 vorteilhaft von einem Vielfachen des Abstands d zwischen den ersten Strahlen 4 des Verteilers 2 in der Messung in Relativbewegungsrichtung 11.
Dieser Abstand d gilt als Winkelabstand in den Beispielen von Fig. 2 bis 4 und ist über den gesamten Verteiler 2 konstant.
Vorzugsweise beträgt die Breite L der Kammer 7
L = n · d + d/2,
wobei n eine ganze Zahl zwischen z. B. 1 und 100 ist.
In der folgenden Beschreibung und den sich anschließenden Ansprüchen soll der Parameter n die Mindestanzahl von Reihen von Flüssigkeitsstrahlen oder -lagen bezeichnen, die zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführt werden. Zum Beispiel ist n in Fig. 1 gleich 2.
Mit der o. g. Formel erreicht man vorteilhaft die maximale Pulsationsstärke des Drucks der Flüssigkeit nahe den Löchern 12.
Durch Bewegen des zweiten Verteilers 5 gegenüber dem ersten Verteiler 2 in Pfeilrichtung 11, d. h. waagerecht und mit gleichförmiger geradliniger Bewegung, ändert sich die Anzahl von zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführten Strahlen 4 periodisch mit einer Frequenz, die von der Bewegungsgeschwindigkeit abhängt, und unterscheidet sich von der Anzahl von Strahlen 4, die zu einer dazu benachbarten Kammer 7 geführt werden.
Im Fall von Fig. 1 ändert sich die Anzahl von Strahlen 4, die zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführt werden, in dem in Fig. 1 berücksichtigten Querschnitt von 2 auf 3 und umgekehrt.
Folglich ändert sich auch der Impuls der zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführten Flüssigkeit periodisch, um dadurch der nahe den Löchern 12 in der perforierten Oberfläche 8 vorhandenen Flüssigkeit eine periodische Druckänderung zu verleihen, was eine gesteuerte Aufteilung der zweiten Strahlen 6 in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen (nicht gezeigt) bewirkt.
Tatsächlich wird der Pulsationsdruck der Flüssigkeit nahe der perforierten Wand 8 auf die Strahlen 6 übertragen, die den Verteiler 5 verlassen.
Der Wert dieses Drucks (P) ist durch die folgende Formel gegeben:
P = D · g · h + m · M + (v1 - v2)/A (3),
wobei D die Dichte der Flüssigkeit, h die Höhe des Flüssigkeitspegels innerhalb einer vorbestimmten Kammer 7, g die Schwerebeschleunigung, m die Anzahl von Strahlen 4, die zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführt werden, M der Durchfluß, ausgedrückt als Masse eines Flüssigkeitsstrahls 4 je Zeiteinheit, v1 und v2 die Geschwindigkeit der Flüssigkeit in den zur perforierten Oberfläche 8 geführten Strahlen bzw. die Geschwindigkeit der Flüssigkeit unmittelbar stromaufwärts vor den Löchern 12 sowie A die Fläche der perforierten Oberfläche 8 der Kammer 7 ist.
Allgemein hat v2 einen sehr kleinen Wert in der Größenordnung von einigen Zehnteln oder Hundertsteln von v1. Vorteilhaft wird der Druck P in einer vorbestimmten Kammer 7 erfindungsgemäß veranlaßt, sich zeitlich periodisch mit dem Ziel zu ändern, den Flüssigkeitsstrahlen 6 eine periodische wirksame Störung zu verleihen, um so ihre Aufteilung zu steuern, indem der Impuls der zur Kammer geführten Flüssigkeit zweckmäßig geändert und indem genauer gesagt mindestens eine der Variablen m, M und v1 der Formel (3) geändert wird, wogegen der Durchfluß M und die Geschwindigkeit v1 aller durch den Flüssigkeitsverteiler 2 abgegebenen Strahlen 4 zeitlich konstant gehalten werden.
Speziell ist im hier gezeigten Beispiel die periodische Druckänderung, die der Flüssigkeit verliehen wird, welche die Löcher 12 in einer vorbestimmten Kammer 7 verläßt, von der Anzahl m von Strahlen 4 abhängig, die zu dieser Kammer geführt werden.
Bei räumlicher Betrachtung der Strahlen von Fig. 1 in senkrechter Richtung zur Ebene von Fig. 1, d. h. als Reihen von Flüssigkeitsstrahlen oder -lagen, ändert sich die Anzahl dieser Flüssigkeitsreihen oder -lagen, die zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführt werden, vorzugsweise von n auf n + 1, wobei n eine wie zuvor festgelegte ganze Zahl ist.
Die Pulsationsstärke des Drucks P ist durch das Verhältnis der maximalen Änderung des Drucks, den die Flüssigkeit nahe der perforierten Wand 8 besitzt, zu seinem Mittelwert definiert.
Allgemein bezeichnet man dieses Verhältnis auch mit dem Terminus "Impulsstärke".
Algebraisch ausgedrückt ist die maximale Druckänderung, wenn man nur mit der Variablen m operiert, durch die Formel:
ΔPmax = Dm · M · (v1 - v2)/A (4)
gegeben, wobei P der Flüssigkeitsdruck nahe den Löchern 12 ist, während für die Bedeutung der Symbole m, M, v1, v2 und A auf die o. g. Formel (3) verwiesen sei.
Der Mittelwert des Drucks ist durch die folgende Formel gegeben:
P(mittel) = D · g · h + m(mittel) · M · (v1 - v2)/A (5).
Für die Bedeutung der in dieser Formel genannten Symbole sei ebenfalls auf die o. g. Formel (3) verwiesen.
Bezeichnet man das Verhältnis 2/(2n + 1) mit f(n), erhält man eine durch folgende Formel definierte Impulsstärke:
ΔPmax/p(mittel) = f(n)/(1 + g · h/v1 · v2) (6).
Ersetzt man g · h durch v²/2, wobei v die Durchflußgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die Löcher 12 ist, wird die Formel (6) zu:
ΔPmax/p(mittel) = f(n)/(1 + v²/2v1 · v2) (7).
Als Beispiel erhält man durch Einsetzen von v = 2 m/s, v1 = 3,5 m/s, v2 = 0, 1 (Mittelwert) und n = 4 in Formel (7) als Werte für die Variablen eine Impulsstärke des Drucks P, die gleich ΔPmax/p(mittel) = 0,007 ist.
Unter Zugrundelegung einer Dichte D der Flüssigkeit von 1200 kg/m³ beträgt für diese Impulsstärke eine entsprechende maximale Druckänderung ΔPmax etwa 50 N/m².
Wie aus der vorstehenden Darstellung hervorgeht, liegt die Störung, die in den aus der perforierten Wand 8 fließenden Flüssigkeitsstrahlen 6 induziert wird, vorteilhaft in der Größenordnung des Einhundertfachen des Mindestwerts, der zur Steuerung der Aufteilung der Strahlen notwendig ist (der im Mittel in der Größenordnung von einigen Zehnteln N/m² liegt, was aus der EP-A-0320153 abgeleitet werden kann), obwohl mit einer sehr kleinen Geschwindigkeit v1 gearbeitet wird.
Als Alternative hängt gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform des Verfahrens die Impulsstärke vom Durchfluß M oder von der Geschwindigkeit v1 der zu den Kammern 7 geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen ab, während die Anzahl m von Flüssigkeitsstrahlen 4 konstant gehalten wird.
Gemäß dieser Ausführungsform wird den Kammern eine Relativbewegung gegenüber dem ersten Verteiler verliehen, der mehrere Schlitze oder Reihen von Löchern hat, die gleichmäßig verteilt sind. Zusätzlich ist die Breite der Kammern 7 vorzugsweise gleich einem Vielfachen des in Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schlitzen des ersten Verteilers.
Um auf den Durchfluß M zu wirken, haben diese Schlitze z. B. eine Querschnittfläche, die in Relativbewegungsrichtung periodisch variabel ist, so daß sich der Durchfluß und damit der Impuls der zu einer vorbestimmten Kammer geführten Flüssigkeit periodisch mit einer vorbestimmten Frequenz vorteilhaft ändert.
Soll auf die Variable v1 eingewirkt werden, unterscheidet sich die Geschwindigkeit der vom ersten Verteiler abgegebenen Flüssigkeitsstrahlen vorteilhaft auf periodische Weise zwischen benachbarten Strahlen in Relativbewegungsrichtung, so daß sich die Geschwindigkeit und damit der Impuls der zu einer vorbestimmten Kammer geführten Flüssigkeit periodisch mit einer vorbestimmten Frequenz ändert.
Erhalten läßt sich diese Geschwindigkeitsänderung durch eine geeignete Geometrie der Löcher im ersten Verteiler, denen unterschiedliche Durchflußkoeffizienten entsprechen, oder mit Hilfe von Flüssigkeitszufuhren mit unterschiedlichen Drücken. Zur praktische Realisierung dieser Maßnahmen ist der Fachmann in jedem Fall in der Lage, weshalb sie nicht näher beschrieben werden.
Möglich ist auch, die o. g. Impulsstärke von mehreren Variablen gleichzeitig abhängen zu lassen, z. B. von der Anzahl m von Strahlen und dem Durchfluß M oder vom Durchfluß M und der Geschwindigkeit v1.
Gemäß einer nicht gezeigten Ausführungsform des zweiten Verteilers 5 von Fig. 1 können die Kammern 7 durch nicht perforierte Zonen voneinander getrennt sein, die die Bildung der Flüssigkeitsstrahlen 6 verhindern würden.
Indem man auf diese Weise die Breite der Zonen und ihre Anordnung zweckmäßig abwandelt, läßt sich eine gestaffelte Druckänderung der in den unterschiedlichen Kammern 7 vorhandenen Flüssigkeit erreichen.
Indem man z. B. im Verteiler 5 eine Kammer 7 abwechselnd mit einer nicht perforierten Zone gleicher Flächengröße anordnet, wird der Impuls, der der in einer vorbestimmten Kammer zu einem bestimmten Zeitpunkt vorhandenen Flüssigkeit verliehen wird, vorteilhaft gleich dem, der der in den anderen Kammern vorhandenen Flüssigkeit verliehen wird.
Im Beispiel von Fig. 2 und 3 sind der erste und zweite Verteiler 2, 5 jeweils im wesentlichen rohrförmig, wobei der zweite Verteiler 5 gegenüber dem ersten Verteiler 2 außen und koaxial angeordnet ist. Die Öffnungen in der perforierten Wand 3 des ersten Verteilers 2 bestehen aus mehreren Längsschlitzen 13 oder alternativ aus entsprechenden Reihen von Löchern.
Weiterhin erstreckt sich jede der Kammern 7 radial und über die Länge des zweiten Verteilers 5, der frei um seine Achse drehbar ist, z. B. in Pfeilrichtung 11.
In diesem Fall sind die Breite L der Kammern 7 und der Abstand da zwischen zwei Öffnungen im ersten Verteiler 2 Winkelmaße und in Sexagesimalgraden bestimmt. Beträgt also da z. B. 5º, ergibt sich für n = 4 eine Breite L von 22,5º, was sechzehn Kammern 7 entspricht (360º/22,5º = 16).
Erfindungsgemäß ist der Winkelabstand da zwischen zwei Flüssigkeitsstrahlen 4 seinerseits von der Änderungsfrequenz des Impulses abhängig, der der in einer vorbestimmten Kammer 7 vorhandenen Flüssigkeitsmasse verliehen werden soll.
Insbesondere beträgt der Abstand da in der Messung in der Relativbewegungsrichtung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen des ersten Verteilers 2
da = 6 · N/F,
wobei da der in Relativbewegungsrichtung gemessene Winkelabstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler 2, N die Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Verteilers 5 in min-1 und F die (in Hz ausgedrückte) Frequenz der periodischen Störung darstellt, die zum Steuern der Aufteilung der Strahlen 6 notwendig ist.
Der Wert 6 in der o. g. Formel stellt den Umwandlungsfaktor zum Ausdrücken der Winkelamplitude in Sexagesimalgraden dar.
Soll z. B. den die Löcher 12 verlassenden Strahlen 6 eine periodische Störung mit einer Frequenz F von 700 Hz bei einer Umdrehungsgeschwindigkeit N von 280 min-1 verliehen werden, beträgt der resultierende Winkelabstand d = 2,4º, dem eine Anzahl von Längsschlitzen 13 entspricht, die gleich 150 ist (360/2,4 = 150).
Die Bezugszahlen 14, 15 und 16 bezeichnen eine Flüssigkeitszufuhrleitung zum ersten Verteiler 2, eine Welle zum Steuern der Drehung des zweiten Verteilers 5 gegenüber dem ersten bzw. einen im ersten Verteiler 2 vorhandenen Flüssigkeitskopf.
Die perforierte Wand 8 des zweiten Verteilers 5 ist vorteilhaft im Inneren mit geeigneten Einrichtungen (nicht gezeigt) zum Absorbieren von Turbulenz ausgerüstet, die in der Flüssigkeit, die in der Kammer 7 vorhanden ist, im Betrieb des Geräts 1 erzeugt wird.
Diese Einrichtungen sind bekannt, z. B. Siebe, und werden nicht näher beschrieben.
Auf diese Weise läßt sich eine Laminarströmung der zweiten Strahlen 6 gewährleisten.
Um Drehung der Seitenwände 9 zu verhindern, die die Strahlen 4 so abfangen würden, daß ihr Impuls teilweise absorbiert wird, ist die Dicke der Wände 9 vorzugsweise sehr gering und liegt in der Größenordnung eines kleinen Bruchteils des Abstands d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlen 4. Vorteilhaft ist diese Dicke kleiner als 0,5d. Gemäß einer alternativen Ausführungsform (nicht gezeigt) dieses Geräts ist ändert sich die Anzahl m von zu einer vorbestimmten Kammer geführten Flüssigkeitsstrahlen 4 zeitlich periodisch, indem vorteilhaft relativ dicke Seitenwände 9 vorgesehen sind, die vorzugsweise eine Breite zwischen dem 0,25- und 0,75fachen des Abstands d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Strahlen 4 und vorteilhaft eine Breite von 0,5d haben.
In diesem Fall ist die Breite L der Kammern 7 gleich einem Vielfachen des Abstands d, d. h. L = n · d, wobei n eine ganze Zahl ist, z. B. zwischen 1 und 100.
Mit dieser Art von Unterteilung der Kammern 7 werden bei Drehung des Verteilers 5 eine vorbestimmte Anzahl von Strahlen 4 durch die Seitenwände 9 so abgefangen, daß sich die Anzahl m von Strahlen 4, die wirklich zu einer vorbestimmten Kammer 7 geführt werden, zeitlich periodisch ändert.
Gemäß dem Verfahren der Erfindung werden mehrere erste Flüssigkeitsstrahlen 4, z. B. aus Schmelzmaterial, mit stationärer Bewegung vorteilhaft zu mehreren Sektoren geführt, die durch die Kammern 7 dargestellt sind, welche voneinander unabhängig sind und eine gleiche Flächengröße haben sowie in einer perforierten Wand 8 des zweiten Verteilers 5 gebildet sind. In diesen Sektoren ist ein Flüssigkeitskopf 10 nahe der perforierten Oberfläche 8 gebildet, durch die die Flüssigkeit zum Bilden mehrerer zweiter Strahlen 6 fließen gelassen wird.
Vorteilhaft ist ändert sich der Impuls der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit periodisch mit einer vorbestimmten Frequenz, um der in diesem Sektor vorhandenen Flüssigkeit eine entsprechende Änderung des Impulses zu verleihen und eine Störung mit vorbestimmter Größe auf die zweiten Strahlen 6 zu übertragen, um so eine gesteuerte Aufteilung der zweiten Strahlen 6 in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen zu bewirken.
Vorzugsweise sind die Sektoren zueinander benachbart, und der Impuls der zu einem vorbestimmten Sektor geführten Flüssigkeit unterscheidet sich vom Impuls der Flüssigkeit, die zu einem dazu benachbarten Sektor geführt wird.
Zusätzlich unterscheidet sich die Breite der Sektoren vorteilhaft um ein Vielfaches des Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren geführten ersten Strahlen 4 in der Messung in Relativbewegungsrichtung.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform dieses Verfahrens ändert sich der Impuls der zu den Sektoren geführten Flüssigkeit vorteilhaft, indem der perforierten Oberfläche 8 eine Relativbewegung gegenüber dem ersten Verteiler 2 verliehen wird, der stromaufwärts vor der Oberfläche 8 vorgesehen ist.
Vorzugsweise werden gemäß Fig. 2 und 3 die Flüssigkeitsstrahlen 4 zu den Sektoren (oder Kammern 7) mit einer im wesentlichen zentrifugalen Strömung vom ersten Verteiler 2 zur perforierten Oberfläche 8 geführt, die im wesentlichen rohrförmig sowie außen und koaxial gegenüber dem Verteiler 2 angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform (nicht gezeigt) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die ersten Strahlen 4 vorteilhaft aus mehreren Öffnungen abgegeben, die ungleichmäßig im ersten Verteiler 2 verteilt sind.
Beispielsweise sind diese Öffnungen in mehreren parallelen Reihen mit einem Abstand angeordnet, der in Relativbewegungsrichtung periodisch variabel ist.
Besonders geeignet ist das Verfahren der Erfindung für Sprühkristallisationsprozesse zur Herstellung von Düngemitteln beginnend mit einem Schmelzmaterial, z. B. Harnstoff oder Ammonsalpeter.
Gemäß einer sehr vorteilhaften Ausführungsform des Geräts zur Realisierung des Verfahrens (nicht gezeigt) sind die Öffnungen in der perforierten Wand 3 des ersten Verteilers 2 in parallelen Reihen angeordnet, die zur Drehachse des zweiten Verteilers 5 geneigt sind.
Im Beispiel von Fig. 2 wären also die Schlitze 13 zur Drehachse des zweiten Verteilers 5 geneigt.
Als Alternative sind gemäß einer weiteren Ausführungsform des Geräts (nicht gezeigt) die zwischen der perforierten Wand 8 und den Seitenwänden 9 gebildeten Schnittlinien zur Drehachse des zweiten Verteilers 5 geneigt.
Vorzugsweise ist der Neigungswinkel der Öffnungen der perforierten Wand 3 oder der Schnittlinien kleiner als 2º.
Aufgrund dieser Neigung ist es vorteilhaft möglich, eine Wellenfunktion des Drucks P der Flüssigkeit in der perforierten Wand 8 vom Sinustyp zu erhalten.
Anders ausgedrückt vollzieht sich die Änderung des Impulses der zu einer vorbestimmten Kammer geführten Flüssigkeit ganz allmählich, um einen im wesentlichen sinusförmigen Impuls des Drucks zu bewirken, den die Flüssigkeit nahe der perforierten Oberfläche 8 besitzt.
In Fig. 4 bezeichnet die Bezugszahl 17 insgesamt eine Vorrichtung zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zur Erzeugung im wesentlichen monodispergierter Tropfen mit mehreren übereinander geschichteten Geräten 1 der in Fig. 2 gezeigten Art.
Vorteilhaft haben die Geräte 1 einen Durchmesser, der so nach unten abnimmt, daß die Flüssigkeitsstrahlen 6 und somit die durch ihr Aufteilen erzeugten Tropfen mit einer Geschwindigkeit radial nach außen geschleudert werden, die von oben nach unten abnimmt.
Dadurch erhält man auf konstruktiv einfache und sparsame Weise einen Schauer aus Tropfen in Form von Ringen mit unterschiedlichem Durchmesser.
Vorrichtungen dieser Art lassen sich somit vorteilhaft in Sprühkristallisationstürmen bekannter Art zur Erzeugung im wesentlichen monodispergierter Körnchen einbauen, wodurch die Türme gleichmäßig besprüht werden.
Vorzugsweise nimmt der Durchmesser der Geräte 1 von einem Gerät zum nächsten um etwa 1/3 ab.
Als Alternative können die Löcher 12 im zweiten Verteiler 5 des Geräts 1 von Fig. 2 so vorgesehen sein, daß sie eine Schräge zur senkrechten Achse der perforierten Oberfläche 8 haben, um auch in diesem Fall einen Tropfenschauer in Form von Ringen mit unterschiedlichem Durchmesser zu erhalten.
Vorteilhaft können sowohl das Gerät 1 von Fig. 2 mit den zweckmäßig geneigten Löchern 12 als auch die Vorrichtung 4 mit den zur Wand 8 senkrechten Löchern in Sprühkristallisationstürmen mit großem Durchmesser verwendet werden, z. B. bis über 24 m.
Aus der vorstehenden Beschreibung gehen die zahlreichen Vorteile klar hervor, die durch das erfindungsgemäße Verfahren erreicht werden; insbesondere lassen sich im wesentlichen monodispergierte Tropfen durch ein Verfahren erhalten, das leicht zu realisieren und im Zeitverlauf zuverlässig ist und das keinen hohen Energieverbrauch hat oder hohe Betriebs- und Wartungskosten benötigt.

Claims

1. Verfahren zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zum Erzeugen im wesentlichen monodispergierter Tropfen mit den folgenden Schritten:

- Zuführen mehrerer erster Flüssigkeitsstrahlen (4) mit stationärer Bewegung zu mehreren voneinander unabhängigen Sektoren (7), die in einer perforierten Oberfläche (8) gebildet sind;

- Bilden eines Flüssigkeitskopfs (10) in den Sektoren (7) nahe der perforierten Oberfläche (8);

- Fließenlassen der Flüssigkeit über die perforierte Oberfläche (8), um mehrere zweite Flüssigkeitsstrahlen (6) zu bilden;

- periodisches Ändern des Impulses der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Frequenz, um der im Sektor vorhandenen Flüssigkeit eine Störung vorbestimmter Größe zu verleihen, die aus einer periodischen Änderung des Drucks nahe der perforierten Oberfläche (8) besteht, der auf die zweiten Flüssigkeitsstrahlen (6) übertragen wird, was ihre gesteuerte Aufteilung in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen bewirkt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sektoren nebeneinander angeordnet sind und daß sich der Impuls der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten Flüssigkeit vom Impuls der zu einem dazu benachbarten Sektor (7) geführten Flüssigkeit unterscheidet.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch die Tatsache einer Änderung der Bewegungsgröße der zu jedem der Sektoren (7) geführten Flüssigkeit, indem der perforierten Oberfläche (8) eine Relativbewegung gegenüber einem Flüssigkeitsverteiler (2) verliehen wird, der stromaufwärts vor der perforierten Oberfläche (8) zur Abgabe der ersten Strahlen (4) vorgesehen ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativbewegung durch Verschieben der perforierten Oberfläche (8) gegenüber dem Flüssigkeitsverteiler (2) erfolgt, während der Abstand zwischen ihnen konstant gehalten wird.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten ersten Strahlen (4) mit einer vorbestimmten Frequenz periodisch variiert.

5. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten Strahlen (4) in im wesentlichen parallelen Reihen von Strahlen oder Flüssigkeitslagen angeordnet sind und die Anzahl der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten Reihen oder Flüssigkeitslagen von n bis n + 1 und umgekehrt variiert, wobei n eine ganze Zahl ist.

7. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchfluß der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten ersten Strahlen (4) mit einer vorbestimmten Frequenz periodisch variiert.

8. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der zu einem vorbestimmten Sektor (7) geführten ersten Strahlen (4) mit einer vorbestimmten Frequenz periodisch variiert.

9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Sektoren (7) gleich einem Vielfachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Strahlen (4) ist, wobei die ersten Strahlen (4) aus mehreren Öffnungen abgegeben werden, die im Verteiler (2) auf geeignete Weise ungleichförmig verteilt sind.

10. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der Sektoren (7) um ein Vielfaches des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Strahlen (4) unterscheidet, wobei der Abstand entlang dem Verteiler (2) konstant ist.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L) der Sektoren (7)

L = n · d + d/2

beträgt, wobei L und d die Breite der Sektoren (7) bzw. der in der Relativbewegungsrichtung gemessene Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Strahlen (4) sind und n eine ganze Zahl ist.

12. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Sektoren (7) gleich einem Vielfachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Strahlen (4) ist, wobei der Abstand entlang dem Verteiler (2) konstant ist.

13. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Sektoren (7) geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen (4) mit im wesentlichen zentrifugaler Strömung durch den Verteiler (2) zur perforierten Oberfläche (8) abgegeben werden, die im wesentlichen rohrförmig sowie gegenüber dem Verteiler (2) außen und koaxial angeordnet ist.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner den folgenden Schritt aufweist: Drehen der perforierten Oberfläche (8) um ihre eigene Achse, wobei die Sektoren (7) in der perforierten Oberfläche (8) der Länge nach gebildet sind.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Relativbewegungsrichtung gemessene Abstand

(d) zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen (4)

dα = 6 · N/F

beträgt, wobei da den in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Winkelabstand in Sexagesimalgraden zwischen zwei aufeinanderfolgenden, zu den Sektoren (7) geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen (4) darstellt, N die Umdrehungsgeschwindigkeit in min&supmin;¹ der perforierten Oberfläche (8) darstellt und F die in Hz ausgedrückte Frequenz der periodischen Störung darstellt, die zum Steuern der Aufteilung der zweiten Strahlen (6) notwendig ist.

16. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu den Sektoren (7) geführten ersten Flüssigkeitsstrahlen (4) den Flüssigkeitskopf (10) orthogonal schneiden.

17. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellenfunktion, die durch periodische Variation der Bewegungsgröße der zu jedem der Sektoren (7) geführten Flüssigkeit erhalten wird, vom Sinustyp ist.

18. Gerät zum gesteuerten Aufteilen von Flüssigkeitsstrahlen zum Erzeugen im wesentlichen monodispergierter Tropfen mit:

- einem ersten Verteiler (2) mit einer perforierten Wand (3) zur Abgabe mehrerer erster Flüssigkeitsstrahlen (4) mit stationärer Bewegung;

- einem zweiten Flüssigkeitsverteiler (5), der in einem vorbestimmten Abstand vom ersten Verteiler (2) gestützt und in mehrere Kammern (7) unterteilt ist, die in Fluidverbindung mit den ersten Strahlen (4) stehen und ein gleiches Volumen haben und voneinander unabhängig sind sowie mit einer perforierten Wand (8) versehen sind, die im wesentlichen parallel zur perforierten Wand (3) des ersten Verteilers (2) zur Bildung mehrerer zweiter Flüssigkeitsstrahlen (6) ist;

wobei der erste und zweite Verteiler (2, 5) eine Relativbewegung zueinander vollführen, um den Impuls der zu einer vorbestimmten Kammer (7) geführten Flüssigkeit mit einer vorbestimmten Frequenz periodisch zu variieren, während der in der Kammer (7) vorhandenen Flüssigkeit eine Störung vorbestimmter Größe verliehen wird, die aus einer periodischen Änderung des Drucks besteht, der auf die zweiten Flüssigkeitsstrahlen (6) übertragen wird, um ihre gesteuerte Aufteilung in mehrere im wesentlichen monodispergierte Tropfen zu bewirken.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Breite der Kammern (7) von einem Vielfachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2) unterscheidet, wobei der Abstand entlang dem ersten Verteiler (2) konstant ist.

20. Gerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite (L) der Kammern (7)

L = n · d + d/2

beträgt, wobei L und d die Breite der Kammer (7) bzw. den in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstand zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2) darstellen und n eine ganze Zahl ist.

21. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kammern (7) gleich einem Vielfachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2) ist, wobei die Öffnungen im ersten Verteiler (2) auf geeignete Weise ungleichförmig verteilt sind.

22. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der Kammern (7) gleich einem Vielfachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2) ist, wobei der Abstand entlang dem ersten Verteiler (2) konstant ist.

23. Gerät nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen einen Flächenquerschnitt haben, der in der Relativbewegungsrichtung periodisch variabel ist.

24. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und zweite Verteiler (2, 5) im wesentlichen rohrförmig sind, wobei der zweite Verteiler (5) gegenüber dem ersten Verteiler (2) außen und koaxial angeordnet ist.

25. Gerät nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß sich jede der Kammern (7) radial und in Längsrichtung zum zweiten Verteiler (5) erstreckt, der frei um seine eigene Achse zu drehen ist.

26. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der in der Relativbewegungsrichtung gemessene Abstand (d) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2)

dα = 6 · N/F

beträgt, wobei da den in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Winkelabstand in Sexagesimalgraden zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen im ersten Verteiler (2) darstellt, N die Umdrehungsgeschwindigkeit in min&supmin;¹ des zweiten Verteilers darstellt und F die (in Hz ausgedrückte Frequenz) der periodischen Störung darstellt, die zum Steuern der Aufteilung der zweiten Strahlen (6) notwendig ist.

27. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Wand (3) des ersten Verteilers (2) aus mehreren Längsschlitzen (13) bestehen:

28. Gerät nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitze (13) gegenüber der Drehachse des zweiten Verteilers (5) geneigt sind.

29. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen in der Wand (3) des ersten Verteilers (2) in parallelen Reihen angeordnet sind, die gegenüber der Drehachse des zweiten Verteilers (5) geneigt sind.

30. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (7) mit jeweiligen Seitenwänden (9) versehen sind, die sich von der perforierten Wand (8) radial erstrecken, wobei die Schnittlinien zwischen der perforierten Wand (8) und den Seitenwänden (9) gegenüber der Drehachse des zweiten Verteilers (5) geneigt sind.

31. Gerät nach einem der Ansprüche 18 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß die Löcher (12) in der perforierten Wand (8) des zweiten Verteilers (5) identisch sind und abgerundete Einlässe haben.

32. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Kammern (7) mit jeweiligen Seitenwänden (9) versehen sind, die sich von der perforierten Wand (8) des zweiten Verteilers (5) radial erstrecken und eine Dicke zwischen dem 0,25- und 0,75fachen des in der Relativbewegungsrichtung gemessenen Abstands d zwischen zwei aufeinanderfolgenden Öffnungen des ersten Verteilers (2) haben, wobei der Abstand entlang dem ersten Verteiler (2) konstant und die Breite L der Kammern (7) gleich einem Vielfachen des Abstands d ist.

33. Vorrichtung zur gesteuerten Aufteilung von Flüssigkeitsstrahlen zum Erzeugen im wesentlichen monodispergierter Tropfen, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere übereinandergeschichtete Geräte (1) nach einem der Ansprüche 18 bis 32 aufweist.

34. Vorrichtung nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß die Geräte (1) einen nach unten abnehmenden Durchmesser haben.

35. Vorrichtung nach Anspruch 34, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Geräte (1) von einem Gerät zum nächsten um etwa 1/3 abnimmt.