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Verfahren und Vorrichtung zur Zerstäubung und/oder Mischung flüssiger
und/oder gasförmiger Medien Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung
zur Zerstäubung und/oder Mischung flüssiger und/oder gasförmiger Medien.
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Bei der Zerstäubung flüssiger Medien soll die Flüssigkeit in möglichst
feine Teilchen. aufgespalten «-erden, die möglichst gleichmäßig über eine gewünschte
Fläche zu verteilen sind. Dieses Ziel ist auf den verschiedensten Wegern angestrebt
worden. Wenn: die bisherigen Vorschläge auch für kurze Dauer zufriedenstellend"e
Ergebnisse zeitigten, so begannen sie jedbcli an. Wert einzubüßen, wenn die Zerstäubung
im Dauerbetriebe zu Verunreinigungen der Düsen und ähnlichen Zerstäubungsvorrichtungen
führt. In solchen Fällen ist es nicht möglich, die Zerstäubungsvorriclitungen während
des Betriebes zu reinigen, so daß der Wirkungsgrad der Vorrichtung allmählich absinkt,
bis sie stillgesetzt und zwecks Überholung auseinander genommen werden muß. Zudem
gibt es je nach Art des zu zerstäubenden Mittels die verschiedensten Zerstäuberbauarten,
die wohl für einen einzigen, nicht aber für unterschiedliche Zwecke brauchbar sind.
Auch für Mischungen gasförmiger Medien gibt es wieder andere Vorrichtungen, die
nach unterschiedlichen Prinzipien, beispielsweise zur Zerstäubung flüssiger Stoffe,
gebraucht werden. können.
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Die Erfindung geht aus von der bekannten, Art des Zerstäu,bens von
Flüssigkeiten, bei welcher mehrere Strahlen der Flüssigkeit unter Druck derart gegeneinander
gerichtet werden, daß sich die mittleren Stromfäden jedes Flüssigkeitsstrahles in
einem Punkte treffen.
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Da bei gegebenem Druck in der Zuflußleitung die Größe der Teilchen,
der zerstäubten Flüssigkeit unter anderem auch. mit größer werdendem Durchmesser
des Rohres größer werden, kann, falls größere .Mengen der Flüssigkeit zerstäubt
werden
sollen, der Durchmesser der Austrittsöffnungen. nicht beliebig
erweitert werden. In solchen Fällen ist es nötig, mehrere der beschriebenen Zerstäuber
nebeneinander zu verwenden, was stets einen nicht unerheblichen Werkstoff- und -
Raumaufwand erfordert.-Die Erfindung bezweckt die Schaffung einer einfachen Möglichkeit,
sowohl flüssige Medien zu zerstäuben als auch gasförmige zu mischen öder flüssige
mit gasförmigen Medien zu mischen und gleichzeitig zu zerstäuben. Außerdem bezweckt
sie eine leichte Reinigung der Zerstäubungs- bzw. Mischvorrichtungen während des
Betriebes sowie eine universelle Anwendbarkeit ein und derselben Vorrichtung für
die untersc'hiedlic'hen Zwecke der Zerstäubung und/oder Mischung flüssiger und/oder
gasförmiger Medien. '-Das. Verfahren gemäß der Erfindung geht so vonstatten, daß
mindestens zwei, meistens aber sehr viel mehr Paare gegeneinander gerichteter Strählen
längs einer räumlichen Kurve aufeinanderprallen. Dadurch wird in raum- und werkstoffsparender
Weise erreicht, daß bei kleinem Durchmesser des Einzelstrahles. größere Mengen der
Flüssigkeit zerstäubt werden können. Die Zerstäubungs- bzw. Mischungswirkung ist
besondiers intensiv, wenn die Strahlenpaare der Medien in einem Winkel zwischen
9o und r8o° aufeinanderprallen. Die Intensität der Wirkung kann weiter dadurch verändert
werden, daß der Druck der Medien in geeigneter Weise geregelt wird.
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Eine Vorrichtung zur Zerstäubung -und/oder Mischung flüssiger und/oder
gasförmiger Medien, ,die auf die geschilderte Weise arbeitet, ist im wesentlichen
gekennzeichnet durch ein mit einer Austrittsöffnung versehenes Druckgefäß, Rohr
od. dg:l.., in dessen Austrittsöffnung mindestens vier symmetrisch zu ihr angeordnete,
paarweise gegeneinander gerichtete Kanäle für das Medium münden. Die in .die Austrittsöffnung
mündenden Kanalpaare sind gemäß einer Ausführungsmöglichkeit der Erfindung an einem
die Austrittsöffnungüberdeckernden Körper vorgesehen, oder sie sind, einer anderen
Ausführungsmöglichkeit entsprechend, an der Innenwandung des Druckgefäßes, Rohres
od. dgl. angebracht, wobei die Austrittsöffnung vom Innern des Gefäßes her abgedeckt
ist.
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Nach einer besonderen Ausführungsform der Erfindung ist die Vorrichtung
gekennzeichnet durch ein mit einem Schlitz versehenes Rohr, bei dem der Schlitz
von innen von einem mit Rillen oder ähnlichen Einkerbungen versehenen, vorzugsweise
zylindrischen Körper abgedeckt ist. Eine andere Ausführungsform ist gekennzeichnet
durch ein mit einem Schlitz versehenes Rohr mit Rillen oder ähnlichen Einkerbungen
am Innenmantel im Bereich des Schlitzes und, einen den Schlitz von innen abdeckenden,
vorzugsweise zylindrischen Körper.
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Die schlitzförmige Austrittsöfnung an dem Druckgefäß, Rohr od. dgl.
kann kurvenförmig gestaltet sein, und sie kann auf ihrer ganzen Länge innen durch
einen Kanäle bildenden Körper abgedeckt sein. Der die schlitzförmige Austrittsöffnung
abdeckende Körper kann auch auf seiner ganzen Länge mit einer Einkerbung versehen
sein, z. B. mit einem Schraubengewinde. Der Abdeckkörper kann .des weiteren Einkerbungen
von veränderlichem Querschnitt haben und um seine Längsachse .drehbar sein, um auf
diese Weise eine Veränderung des Durchsatzes während des Betriebes zu "ermöglichen.
Ferner kann der Abdeckkörper mit einer Reinigungsvorrichtung zusammenarbeiten, :die
den ersteren während des Betriebes der Vorrichtung zu reinigen erlaubt. Eine derartige
Reinigungsvorrichtung kann aus einer achsparallel zum Abdeckkörper angeordneten
Drehbürste bestehen. Schließlich. ist es auch möglich, den Abdeckkörper selbst als
Druckgefäß mit Austrittsöffnungen und innenliegenden Abdeckkörpern zu gestalten,
indem er beispielsweise als Schlitzrohr mit gerilltem Außenmantel und darin befindlichen
den Schlitz abdeckenden. zylindrischen Körper mit Umfangsrillen ausgebildet wird.
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Die Erfindung ist in der Zeichnung an einigen Ausführungsheispielen
schematisch und der Deutlichlzeit wegen in starker Verzerrung veranschaulicht.
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Fig. r zeigt eine Vorrichtung gemäß der Erfindung im Querschnitt;
Fig.2 neigt die gleiche Vorrichtung in einer schaubildlichen Darstellung; Fig. 3
ist ein Querschnitt durch eine abgeänderte Ausführungsforen, und Fig. .I ist die
schaubildliche Darstellung der Ausführungsform nach Fig. 3; Fig. 5 veranschaulicht
einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform in schaubildlicher Darstellung;
Fig.6 veranschaulicht die Anordnung einer Reinigungsvorrichtung im Querschnitt,.
während Fig. i eine solche Reinigungsvorrichtung in Zusammenarbeit mit einem Ahdedkkörper
in sc@iaubildlicher Darstellung wiedergibt; Fig.8 ist der Querschnitt durch eine
weitere Ausführungsform der Erfindung.
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Im folgenden ist die Erfindung an dem Beispiel eines Rohres als Druckgefäß
für die zu behandelnden Medien erläutert. Vorweg ist indessen zu bemerken, daß die
Erfindung nicht auf die dargestellte Gestalt des Druckgefäßes beschränkt istnoch
auf die dargestellte Form der Austrittsöffnungen für die Medien bzw. deren Abdecklzörper:
Sowohl das Druckgefäß als solches als auch die Austrittsöffnungen und Abdeckkörper
können andere als die dargestellt,; Gestalt annehmen, ohne daß dadurch der der Erfindung
zugrunde liegende Gedanke verlassen werden würde.
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Für die Erfindung wesentlich ist, daß mindestens zwei Strahlen der
zu zerstäubenden bzw. zu mischenden Medien unter Druck derart gegeneinander gerichtet
werden, daß sie aufeinanderprallen. Bei den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen
der Erfindung vollzieht sich das Verfahren wie folgt: Dem Innenraum 1 eines Rohres
2 werden über .eine geeignete Zuleitung 3 das zu zerstäubende
flüssige
.Medium oder mindestens zwei innig miteinander zu mischende gasförmige 11e.dien
unter Druck zugeführt.
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Das Rohr 2 hat einen Schlitz .4, der gerade oder gekrümmt verlaufen
kann, je nachdem der betreffende Verwendungszweck es als vorteilhaft erscheinen
lassen mag. Er kann also eine räumliche Kurve bilden.
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Im Innern des Rohres 2 .befindet sich hinter dem Austrittsschlitz
.I ein Abdeckkörper 5, der mit Umfangsnuten 6, -einkerbungen, -rillen od. dgl. versehen
ist, die entweder in sich geschlossen sein können oder dein Abdeckkörper 5 fortlaufend,
etwa nach Art eines Gewindes, umgeben. Im vorliegenden Fall liat der Abdeckkörper
5 die Gestalt eines zylindrischen Stabes mit am Umfang vorgesehenen Ringnuten 6.
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Es ist ersichtlich, daß das über die Leitung 3 in den Raum i des Rohres
2 eingeführte Medium infolge des darauf ausgeübten Druckes über die Umfangsrillen
6 in die Austrittsöffnung d. entweichen kann. Hierbei bilden sich zwei gegeneinander
gerichtete Strahlen, die im Bereich der Austrittsöffnung q. aufeinanderprallen und',
auf diese Weise bei flüssigen Medien eine feine und gleichmäßige Zerteilung des
'Mediums oder bei gasförmigen Medien eine intensive Mischung derselben herbeiführen.
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Die Anordnung wird zweckmäßig so getroffen, daß die Strahlen in einem
Winkel zwischen 9o und 180 aufeinanderprallen. Das ist durch entsprechende Wahl
der Durchmesser des Rohres 2 und des Abdecltl:örpers 5 oder durch Abwandhungen ihrer
Gestalt, z. B. durch anders gewählte Berührungspunkte zwischen Rohr und: Abdeckkörper,
zu beeinflussen. Die gewählte Darstellungsweise läßt diese vorteilhaften Winkel
deswegen nicht erkennen, weil sie die einzelnen Abmessungen stark ül>ertri.elicn
wiedergibt, um das Zerstäubungsprinzip augenfällig zu machen. In Wirklichkeit hat
man es durch Wahl der entsprechenden Komponenten durchaus in der Hand, die erwähnten
Winkelmaße zu erreichen.
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Die Nuten oder Rillen 6 dies Abdeckkörpers 5 sind vorteilhaft über
die ganze Länge des Körpers verteilt, wie Fig. 2 erkennen läßt. Auf diese Weise
lassen sich Vorrichtungen erstellen, die erhebliche 1lengen von Medien in der Zeiteinheit
zu behandeln imstande sind. Je nach der gewählten Gestalt und den Abmessungen der
Rillen oder Gewinderillen 6 läßt sich. die durch die Austrittsöffnung a austretende
Menge des zu behandelnden Mediurns bestimmen. Darüber hinaus ist es aber auch möglich,
den Durchsatz während des Betriebes durch den Druck, unter dem das Medium steht,
zu beeinflussen. Das kann durch nicht dargestellte, vor der Leitung 3 angeordnete
druckgebende Organe, Pumpen od. dgl. "erfolgen, die eine Regelung des Druckes erlauben.
Schließlich ist es aber auch möglich, den Durcliflußqwerschnitt während des Betriebes
zu verändern, indem der Abdeckkörper 5 ein zu seinem Außenmantel exzentrisches Gewinde
oder exzentrisch angeordnete Umfangsrillen erhält. Wird der Körper 5 dann: um seine
Achse gedreht. so läßt sich. der von :dem Medium durchströmte O_uerschnitt und damit
der Durchsatz stufenlos ändern, ohne daß der Betrieb unterbrochen werden müßte.
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Die Fig.3 und .I zeigen eine andere Ausführungsform der Erfindung.
Hier sind die stra;lilbildenden Kanäle nicht an dem Abdeckkörper ausgebildet, sondern
am Innenmantel des Druckgefäße selbst. So hat beispielsweise das Röhr 9 innen ähnliche
Einkerbungen io, Rillen, Nuten, Gewinde od. dgl., wie sie der Abdeckkörper 5 bei
dem Ausführungsbeispiel nach Fig. i und 2 aufweist. Der als Austrittsöffnung dienende
Längsschlitz .I ist in diesem Fall - durch einen glatten Abdeckkörper i i verdeckt.
Die Wirkungsweise ist die gleiche wie bei dem vorher geschilderten Beispiel.
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Eine kreisförmige Austrittsöffnung zeigt das Ausführungsbeispiel nach
Fig. 5. Das Rohr 12 hat einen Umfangsschlitz 13, der innen von einem mit Rillen
14, Einkerbungen, Gewinde, `Verzahnungen od. dgl. versehenen Ring 15 abgedeckt ist.
Das Medtium wird -in das Rohr 12 unter Druck von einem seiner Enden her eingeführt.
Die Abmessungen der Einzelelemente bzw. deren Teile lassen sich wiederum so wählen,
daß der Austrittswinkel x des zerstäubten Mediums zwischen 9o und igo° liegt.
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Von besonderem Vorteil ist die Möglichkeit der Anordnung einer Reinigungsvorrichtung,
wie sie beispielsweise in Fig. 6 und 7 veranscliau:licht ist. Parallel zur Achse
8 des Abdechkörpers 5 ist eine um die Achse 16 drehbare Bürste 17 vorgesehen, deren
Borsten in die Rillen 6 "eingreifen. Wird die Bürste 17 oder der Abdeckkörper 5
oder beide gedreht, so dringen die Borsten der Bürste 17 in die Rillen 6 ein und
befreien sie von Verunreinigungen, Verkrustungen, Ansätzen u. dgl,, eine Möglichkeit,
die während des Betriebes von erheblichem Vorteil sein kann. Anstatt einer Bürste
17 kann natürlich auch eine andere Vorrichtung Verwendung finden, sofern das zu
zerstäubende Medium einen anderen Werkstoff bedingt. Die Reinigung kann laufend
vorgenommen: werden, indem die Teile 5 bzw. 17 ständig umlaufen.
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Fig. 8 veranschaulicht eine «eitere Ausführungsform der Erfindung,
bei welcher dier Abdeckkörper 2,1 als Druckgefäß mit Austrittsöffnungen und innenliegendem
zweitem Abdeckkörper 26 ausgebildet ist, so daß das Erfindungsprinzip in diesem
Falle doppelte Anwendung findet. -Mit einer derartigen Anordnung können zwei flüssige
Medien mit jeweils regelbar veränderlichem Mischungsverhältnis zerstäubt und gleichzeitig
innig gemischt werden. Weiterhin können zwei gasförmige Medien gemischt oder ein
flüssiges Medium zerstäubt und mit einem gasförmigen Medium durchmischt werden.
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Aufbau und Wirkungsweise dieser weiteren Ausführungsform ergeben sich
demnach von selbst: Über die Leitung 18 gelangt eines dler Medien in den Druckraum
i9 des äußeren Druckgefäßes oder Rohres 2o und von dort über die im Abdeckkörper
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vorgesehenen Kanäle 2z2 in die Austritts-Öffnung :23, wie bezüglich der Fig. i bis
4 geschildert. Der Abdeckkörper 2,1 ist nun seinerseits wiederum als Druckgefäß
oder Rohr ausgebildet, welches über die Leitung 24 mit einem anderen, unter Druck
stehenden Medium beschickt wird. Dieser Abdeckkörper z1 hat auch eine Austrittsöffnung
25, die vorzugsweise schmaler ist als: die Austrittsöffnung 23 des Körpers 2o. Sie
ist von einem zweiten Abdeckkörper 26 innen verdeckt, der mit Rillen 27 odler Nuten.,
Gewinde od. dgl. in der beschriebenen Weise versehen ist. Die Wirkungsweise dieser
kombinierten. Vorrichtung ist derjenigen. der vorhergehenden Ausführungsformen durchaus
analog. Die Vorrichtung kann natürlich sinngemäß auch für die Zerstäubung und/oder
Mischung dreier und mehr Medien eingerichtet werden, indem .die aufeinanderfolgenden
Abdeckkörper in der soeben beschriebenen. Weise als Hohlkörper mit eigenen Zuführungsleitungen
für die Medien ausgebildet sind und nur der im letzten Hohlkörper befindliche Abdeckkörper
ein geschlossener ist. Es hat sich dabei als zweckmäßig erwiesen; das Medium mit
.dem .größten Durchsatz im äußersten Druckgefäß zu zerstäuben.