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Flüssigkeitszerstäuber Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitszerstäuber,
der aus einem schnell rotierenden Schaufelrad besteht, dessen Schaufeln die von,
der Mitte des Schaufelrades aus zugeführte Flüssigkeit vom Umfang aus in zerstäubter
Form ausschleudern.
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Bei Verfahren, bei welchen Gase mit Flüssigkeiten, Dispersionen oder
fein teilbarem Stoff reagieren sollen, z. B. bei Trocknungsverfah.ren, ist es bekannt,
Zerstäuber anzuwenden, mittels welcher die Flüssigkeit, die Dispersion oder der
feinteilbare Stoff, welche Stoffe nachstehend der Kürze halber alle Flüssigkeiten
genannt werden, sehr feinverteilt in zerstäubter Form ausgeschleudert werden, indem
die Flüssigkeit in ein schnell rotierendes Schaufelrad geleitet wird, dessen Schaufeln
die Flüssigkeit in zerstäubter Form von ihren Außenkanten ausschleudern:. Die zu
zerstäubende Flüssigkeit wird dem waagerecht rotierenden Schaufelrad durch geeignete
Zufuhrleitungen, z. B. senkrechte Speiserohre, zugeführt, welche in dem über dem
Schaufelrad liegenden starren Teil des Zerstäubers angebracht sind. Die Flüssigkeitszufuhr
geschieht nahe der Mitte des Schaufelrades, wo geeignete Verteilungsmittel angeordnet
sein. können, z. B. waagerechte oder kegelförmige Flächen, die von der zugeführten
Flüssigkeit getroffen werden, so daß diese Flüssigkeit von dort aus auf die Schaufeln
des Schaufelrades verteilt wird..
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Um eine gleichmäßige Zerstäubung zu erreichen, muß die Stoffkonzentration
überall im Raum innerhalb der Schaufeln die gleiche sein. Um dies zu erreichen,
war .man bei der bekannten Konstruktion mit einem kegelförmigen Verteiler bestrebt,
die
Flüssigkeit diesem Verteiler so gleichmäßig wie möglich zuzuführen,
und zwar mittels einer großen Anzahl feiner Rohre oder Schlitze, welche in einem
Kreis starr über dem Kegel dicht nebeneinander angebracht sind.
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Damit die beabsichtigte gleichmäßige Zerstäubung erreicht wird, ist
es indessen erforderlich, daß genau die gleiche Flüssigkeitsmenge durch jedes Einzelrohr
oder jeden Schlitz zugeführt wird. Der Durchflußquerschnitt der einzelnen Rohre
oder Schlitze kann sich durch das Absetzen fester, in der Flüssigkeit verteilter
Partikel sehr leicht verringern. Infolgedessen wird den Schaufeln durch die verengten
Rohre eine verminderte Flüssigkeitsmenge zugeführt mit dem Resultat, daß .die von.
diesen Schaufeln ausgeschleuderten Partikel kleiner sein werden als diejenigen,
die von denjenigen Schaufeln ausgeschleudert werden; die die volle Flüssigkeitsmenge
oder möglicherweise sogar eine erhöhte Flüssigkeitsmenge wegen der Bremsung der
Flüssigkeit in einzelnen anderen Rohren oder Schlitzen erhalten.
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Der Zweck der Erfindung ist, den erwähnten Übelstand bei einem Flüssigkeitszerstäuber
zu vermeiden,, der aus einem schnell rotierenden. Schaufelrad besteht, dessen Schaufeln
am Umfang die Flüssigkeit in zerstäubter Form ausschleudern: Die Flüssigkeit wird
mittels eines Speiserohres oder einer begrenzten Anzahl solcher Rohre einem zentrisch
angeordneten schalenförmigen unteren Flüssigkeitsverteilungsorgan des Schaufelrades
zugeführt. Dieses schalenförmige untere Flüssigkeitsverteilungsorgan zum Ausschleudern
der ihm zugeführten Flüssigkeit besitzt im wesentlichen eine zylindrische oder kegelstumpfförmige
Wandung, deren Oberkante höher als die Schaufeln liegen, so daß die Flüssigkeit
gegen ein oberes Verteilungsorgan geschleudert wird, das ebenfalls zentrisch, aber
unabhängig von dem Schaufelrad angeordnet und mit in verschiedenen radialen Abständen
liegenden Prallflächen zur .Elblenkung der Flüssigkeit in abwärtsgehender Richtung
versehen ist. Unter diesen Prallflächen sind auf dein, Schaufelrad Mittel zu erneuter
Ablenkung der Flüssigkeit in radiale Richtung in dem unmittelbar vor den Schaufeln
befindlichen Raum vorgesehen.
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'Die Verteilung geschieht also unter Anwendung einer doppelten Ablenkung
der aus- dem unteren Verteilungsorgan in einen waagerechten dünnen Film aasgeschleuderten
Flüssigkeitsmenge. Bei der ersten Ablenkung wird die Flüssigkeit abwärts gerichtet,
wobei die Ablenkung stufenweise oder kontinuierlich durch in wechselndem Abstand
vor der Umdrehungsachse angebrachte Prällflächen geschieht. Die dadurch erzeugten
abwärts gerichteten, in einem ringförmigen Raum verlaufenden Flüssigkeitsstrahlen
werden dann derart in verschiedenen Höhen nach außen gegen die Schaufeln, abgelenkt;
dafi 'die Flüssigkeit gleichmäßig über die volle Höhe der Schaufeln verteilt wird.
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Das mit in verschiedenen radialen. Abständen liegenden Prallflächen
ausgebildete obere Flüssigkäitsverteilungsorgan ist, im Schnitt senkrecht zur Achse
betrachtet, aus einer Anzahl stufenförmiger, an einem Kreis entlang angebrachten
Vorsprünge zusammengesetzt und kann in der Weise geformt sein, daß sämtliche Schnitte
winkelrecht zur Achse kongruent sind. Es kann jedoch zuweilen auch zweckmäßig sein,
daß die Schnitte einen abwärts zunehmenden Radius haben, so daß es in gewisser Weise
eine Art Konus bildet.
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Das obere Verteilungsorgan kann starr oder auch drehbar angebracht
sein,. In letzterem Fall rotiert es vorzugsweise mit gleicher Geschwindigkeit wie
das Schaufelrad selbst.
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Die Mittel zu erneuter Ablenkung in eine im wesentlichen radiale Richtung
kann aus einer an sich bekannten, im wesentlichen kegelstumpfförmigen Fläche bestehen,
die zusammen mit den Schaufeln rotiert, und über welche die Flüssigkeit mittels
des oberen Verteilungsorgans gleichmäßig verteilt wird. In diesem Fall kann der
Apparat als eine Änderung des obenerwähnten bekannten Apparats betrachtet werden,
indem. der Unterschied zwischen beiden darin besteht, daß anstatt feiner Rohre oder
Schlitze besondere Verteilungsmittel nach der Erfindung verwendet sind, wodurch
eine besonders gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeit über die Oberfläche des Kegelstumpfes
ohne Gefahr für eine Änderung der Verteilung während des Betriebes erreicht wird,
weil keine engen Rohre oder Schlitze, die sich verstopfen können, vorhanden sind.
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Statt der 'kegelstumpfförmigen Fläche kann die Ablenkung der Flüssigkeit
in radiale Richtung durch einen Gas- oder Luftstrom erfolgen, indem an der Stelle,
wo die Ablenkung der Flüssigkeit stattfinden soll, Öffnungen im Boden, des Schaufelrades
vorgesehen sind, durch welche .bei Rotation des Schaufelrades Gas bzw. Luft angesaugt
wird, das oder die die aus dem oberen Verteilungsorgan kommende Flüssigkeit gegen
die Schaufeln bläst.
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In dem Fäll., wo das obere Verteilungsorgan rotiert und auf dem Schaufelrad
angebracht ist, können die Mittel zur radialen. Ablenkung der Flüssigkeit aus einer
geeigneten Begrenzung seiner Unterkante bestehen, und zwar derart, daß die Unterkanten
der verschiedenen Stufen an den stufenförmigen Vorsprüngen des oberen Verteilungsorgans
in verschiedenen Höhen liegen.
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Im folgenden wird die Erfindung näher- unter Hinweis auf die Zeichnung
erklärt.
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Fig. i zeigt eine Ausführungsform. des Zerstäubers nach der Erfindung
im Axialschnitt, Fig. a einen Teilschnitt nach der Linie II-II in Fig. i; Fig. 3
eine geänderte Form des in Fig. r gezeigten Zerstäubers im Axialschnitt, Fig. q.
eine weitere Ausführungsform des Zerstäubers nach der Erfindung, und Fig. 5 einen-
Teilschnitt nach der Linie V-V in Fig. q:.
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Der in Fig. i gezeigte Zerstäuber besteht aus einem. Schaufelrad i
mit Schaufelna. Das Schaufelrad ist an einer schnell rotierenden Welle 3 befestigt;
und konzentrisch mit dem Schaufelrad ist
über den Schaufeln ein
Deckstück 4. angeordnet, um das Einsaugen von Luft bei der Rotation zu verhindern.
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n der Nahe des Schaufelrades i ist ein schalenförmiger Flüssigkeitsbehälter
5 vorgesehen, welcher die Flüssigkeit durch ein Speiserohr 6 zugeleitet wird. Es
können gegebenenfalls mehrere solche Rohre angeordnet sein, jedoch ist die Anzahl
der Rohre unter allen Umständen recht begrenzt, da eine Vielzahl von Rohren nicht
zu. der gewünschten Verteilung der Flüssigkeit über die Schaufeln beiträgt.
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Die durch das Rohr 6 zugeführte Flüssigkeit wird über die Kante 7
der Vertiefung mittels der Zentrifugalkraft im wesentlichen als dünner Film, wie
mit den Pfeilen 8 angedeutet, ausgeschleudert. Die derart ausgeschleuderte Flüssigkeit
trifft in der gezeigten Ausführungsform ein starres, oberes Verteilungsorgan, das
eine geeignet geformte Innenfläche aufweist und am Deckstück 4 befestigt ist. Wie
aus Fig. 2 hervorgeht, besitzt das obere Verteilungsorgan im Schnitt senkrecht zur
Umdrehungsachse eine Anzahl dicht nebeneinander angebrachter stufenförmiger Vorsprünge
g, die je eine Anzahl Prallflächen 1o haben:, welche sich in verschiedenen Abständen
von der Achse befinden. Die entsprechend denPfeilen8 ausgeschleuderteFlüssigkeit
prallt gegen diese Flächenelemente und fließt abwärts auf ein zentrisch zur Nabe
des Schaufelrades angeordnetes konisches Verteilungsorgan i i. Auf Grund der verschiedenen
axialen Abstände der Prallflächen 1o wird die Flüssigkeit gleichmäßig über das Verteilungsorgan
i i verteilt, wie dieses durch die lotrechten Pfeile 12 in Fig. i angedeutet ist.
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Dadurch, daß die Flüssigkeit auf das konische Organ i i auftrifft,
wird sie von diesem abgelenkt und über einen entsprechenden Höhenbereich verteilt.
Die einzelnen Prallflächen sind so bemessen, daß eine gleichmäßige Verteilung über
die volle Höhe des Raums zwischen den Schaufeln 2 erreicht wird, wie mit den waagerechten
Pfeilen 13 in Fig. i angedeutet ist. Die Flüssigkeit wird also in vollständig gleichmäßiger
Verteilung, wie mit Pfeilen 14 angedeutet; ausgeschleudert, wobei auf Grund der
gleichmäßigen Verteilung über die Schaufeln eine außerordentlich große Gleichmäßigkeit
der Größe der ausgeschleuderten Flüssigkeitsteilchen erreicht ist.
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Da keine engen Rohre oder Schlitze vorhanden sind, in denen sich feste
Stoffe möglicherweise absetzen können, besteht also auch keine Möglichkeit dafür,
daß die Verhältnisse während des Betriebs sich ändern. Infolgedessen besteht eine
sehr große Sicherheit dafür, daß ständig Flüssigkeitsteilchen von im wesentlichen
gleichmäßiger Größe erzielt werden.
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Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
in Fig. i gezeigten nur dadurch, daß anstatt des kegels:tumpfförmigen Organs i i
ein Luftstrom verwendet ist, der durch eine Anzahl schräger Öffnungen 15 im Schaufelrad
eingesaugt wird. Die durch diese Öffnungen 15 eingesaugte Luft bewirkt eine
Ablenkung der von den Prallflächen 1o herabfließenden Flüssigkeit, die entsprechend
den Pfeilen 16 abgelenkt wird.
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In der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform ist zur Verteilung der
über die Kante 7 des Behälters 5 ausgeschleuderten Flüssigkeit ein rotierendes Flüssigkeitsverteilungsorgan
17 verwendet. Dieses Flüssigkeitsverteilungsorgan ist mit dem Schaufelrad i fest
verbunden und rotiert daher mit gleicher Geschwindigkeit. Gegebenenfalls kann es
auch so ausgebildet sein, daß es mit einer anderen Geschwindigkeit rotiert. Wie
aus Fig. 5 hervorgeht, besitzt dieses Verteilungsorgan 17 in gleicher Weise
wie das obere Verteilungsorgan in der in Fig. i gezeigten Ausführungsform, in verschiedenem
Abstand von der Achse ebenfalls eine Anzahli Prallflächen 18, die derart geformt
sind, daß sie im waagerechten Schnitt, wie in Fig. 5 gezeigt, eine Anzahl nebeneinander
im Kreis angeordneter stufenförmiger Vorsprünge 1g bilden. In der gezeigten Ausführungsform
sind die einzelnen Prallflächen 18 jedoch nicht eben wie die Prallflächen 1o, sondern
haben mehr die Form von Kanneuerungen.
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Wie aus Fig. 4 hervorgeht, sind die Prallflächen 18 schräg nach außen
geneigt, so daß die von der Kante 7 ausgeschleuderte Flüssigkeit sowohl infolge
der Schwerkraft- als auch der Fliehkraft abwärts an den Prallflächen 18 entlang
fließt.
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Die Vorsprünge 1g sind unten abgeschrägt, so daß die Unterkante der
Prallflächen 18, die in größerem Abstand von der Achse liegen, höher endigen als
die Unterkante derjenigen, die in kleinerem Abstand von der Achse liegen. Wenn die
an den Prallflächen 18 hinabfließende Flüssigkeit die untere Kante der betreffenden
Fläche erreicht, wird sie durch die Fliehkraft radial nach außen geschludert, und
auf Grund der verschiedenen Höhe der Unterkanten der einzelnen Pra:llflächen wird
eine vollständig gleichmäßige Verteilung der ausgeschleuderten Flüssigkeit im ganzen
Raum innerhalb der Schaufeln erreicht, so daß auch bei dieser Konstruktion Gewähr
dafür gegeben ist, daß die Größe der von den Schaufeln ausgeschleuderte.n Flüssigkeitspartikel
sehr gleichmäßig ist. Die in Fig. 4 gezeigte Deckplatte ist nicht notwendig, und
der Zerstäuber kann frei an einer langen Spindel hängen, wobei nur ein Speiserohr
zu ihm hinabgeführt ist. Dieses Speiserohr kann im übrigen aus der hohl ausgebildeten
Spindel oder einem in, der hohl ausgebildetenSpindel geführtenRohr bestehen: Die
Erfindung ist nicht auf die in der Zeichnung gezeigten Ausführungsformen begrenzt,
sondern es können verschiedene konstruktive Änderungen in den verschiedenen Einzelheiten
vorgenommen werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. Das Wesentliche
der Erfindung ist, daß eine doppelte Ablenkung der Flüssigkeit erfolgt derart, daß
sie über den Raum innerhalb der Schaufeln vollständig gleichmäßig verteilt wird.
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Ferner ist es möglich, die angegebenen Maßnahmen mit anderen Maßnahmen
zur Erreichung einer, gleichartigen Ausschleuderung der Flüssigkeit
zu
kombinieren, z. B. dazu geeigneten Ausbildungen. der Schaufeln.
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Anstatt des in Fig. 4. gezeigten kegelstumpf-. förmigern Verteilungsorgans
kann ein zylindrischer Verteiler angewendet werden, gegen dessen Innen-- fläche
die Flüssigkeit geschleudert wird, und von dort aus gegen -die Schaufeln, durch
Ausschnitte vor denselben geschleudert zu werden. Die Verteilungsmittel sind in
den Fi:g. i, 3 und-4 über dem Schaufelrad angeordnet, sie können jedoch auch unter
demselben angebracht sein.
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Die Erfindung kann auch vbrteilhaft bei solchen Zerstäubern verwendet
werden, bei denen mehrere Schaufelräder an derselben Welle angebracht sind, um eine
große Flüssigkeitsmenge über mehrere Räder und damit über mehr Schaufeln, als an
einem einzelnen Rad angebracht werden können, zu zerstäuben.' In diesem Fall kann
auch eine gleichzeitige Zerstäubung mehrerer Flüssigkeiten- ohne Mischen vor lern
Zerstäuben erreicht werden.