EP1491260B1 - Doppeldrallsprühdüse - Google Patents

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EP1491260B1
EP1491260B1 EP03014004A EP03014004A EP1491260B1 EP 1491260 B1 EP1491260 B1 EP 1491260B1 EP 03014004 A EP03014004 A EP 03014004A EP 03014004 A EP03014004 A EP 03014004A EP 1491260 B1 EP1491260 B1 EP 1491260B1
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EP
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swirl
double
chambers
spray
spray nozzle
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EP03014004A
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Thomas Schröder
Jürgen Speier
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Lechler GmbH
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Lechler GmbH
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/14—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with multiple outlet openings; with strainers in or outside the outlet opening
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/34—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl
    • B05B1/3405—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl
    • B05B1/341—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet
    • B05B1/3421—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber
    • B05B1/3426—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to influence the nature of flow of the liquid or other fluent material, e.g. to produce swirl to produce swirl before discharging the liquid or other fluent material, e.g. in a swirl chamber upstream the spray outlet with channels emerging substantially tangentially in the swirl chamber the channels emerging in the swirl chamber perpendicularly to the outlet axis

Definitions

  • the invention relates to a Doppeldrallsprühdüse with two swirl chambers for generating spray with opposite spin as well as with a common inflow channel, which is in a median plane between the swirl chambers and each tangent in the swirl chambers empties.
  • a double-twist spray nozzle according to the preamble of claim 1 is known from document FR 882 080. Nozzles of this type become particular, as do other double jet spray nozzles according to DE 197 58 526 A1, mainly for so-called Gas scrubber used in which a washing liquid over a Variety of spray nozzles distributed as evenly as possible in the gas stream is introduced across the cross section.
  • gas scrubbers can, for example Flue gas cleaning systems are in which acidic flue gas components like sulfur dioxide, chlorine or hydrogen fluoride as well to a lesser extent also flue gas dust by using appropriate Washing liquids are deposited.
  • the nozzle assembly in such scrubbers is on several levels distributed, with the gas in the scrubbers usually from below flows upward and the atomized medium down, ie against the gas flow drops.
  • the gas in the scrubbers usually from below flows upward and the atomized medium down, ie against the gas flow drops.
  • the lower area are the previously mentioned Double-twist spray nozzles according to DE 100 33 781 C1, while in the upper area only to one side, that is, down, spraying Eccentric nozzles be provided to avoid being in the top End of scrubbers, especially flue gas desulphurisation plants sprayed droplet separator is sprayed.
  • Such eccentric nozzles generally have the following disadvantages: Da often the same volume flow as in the double-jet spray nozzles in lower range is desired, this must now by a swirl chamber (Mouthpiece) to be sprayed; this causes the droplet spectrum to coarsen, which can adversely affect the process. Want keep the drop spectrum constant and therefore halve the volume flow per nozzle, so you have to place twice as many nozzles, which at high cost (fasteners, mounting, pipe socket) can lead. Since the twisting direction of all eccentric nozzles is rectified, a spin is formed on the gas flow, which - as indicated above - can negatively affect the leaching.
  • both swirl chambers are open to the same side. Surprisingly, it has become thereby showing that in this case because of the common Inflow channels of the adjacent swirl chambers already short after exiting mutually overlapping sprays to none lead to adverse development of the resulting Sprühfumbleers. Because the Drops of directly adjacent spray cone through the small Distance of the swirl chambers quasi unopposed, leads the oppositely directed radial velocity of the drops so to a shock, that the drops burst and thereby the Drop spectrum refines. This effect is traditional arranged nozzles with a distance of 700 - 1200 mm to each other also present, but due to the air resistance there slowed radial speed is less pronounced. By the The invention therefore produces a droplet spectrum which leads to an improved Efficiency contributes. Since the twist chambers themselves only for half Volume flow can be designed, the overall length and so that also reduces the forces acting on the nozzle connection moments become.
  • the axes of the swirl chambers in at an angle to each other, towards the exit sides opens.
  • This embodiment allows an enlargement of the Spraying covered area. The danger of being untreated Gas strands pass through the scrubber, is thus reduced.
  • the new Double vortex spray nozzle is very compact and effective. It has shown that when the setting angle of the axes of the swirl chambers about 20 °, a particularly advantageous spray jet training can be achieved.
  • Figures 1 to 3 show that the new double-twist spray nozzle has a compact housing 1 with a connecting piece 2, the outside is provided with a connection thread 3, which with a Connection nut of an inflow pipe, not shown, can be screwed.
  • the housing 1 encloses two mirror-symmetrical to that of FIG. 2 apparent center plane 4 trained swirl chambers 5 and 6, respectively pass into trumpet-shaped outlet openings 5a, 6a.
  • the axes 7 and 8 of the swirl chambers 5 and 6 are against each other inclined at an angle ⁇ , which is 20 ° in the embodiment.
  • the flow channel 10 of the connecting piece goes 2 without significant cross-sectional constriction in the two swirl chambers 5 and 6, both open to the same side.
  • the connecting piece 2 supplied beam of the liquid used Medium - depending on the application for the relevant Gas scrubber is selected - meets the against its flow direction pointing cutting edge 9 on.
  • the beam is therefore split into two parts, one of them right through the swirl chamber 6 and the other is introduced to the left in the swirl chamber 5, from where then the spray jet outlet in the form of a spray cone after the same Page done.
  • the flow channel 10 goes on the of the cutting edge. 9 opposite side behind an edge 11 in the respective swirl chamber fifth and 6, it forms an intersection with the associated swirl chamber.
  • the two Spray jets have an opposite twist and overlap in the facing area. There, despite the rectified, circumferentially acting velocity vectors because of the opposing radial velocity a secondary decomposition the liquid droplets formed in the spray jet take place, As already mentioned, which has a positive effect on the efficiency the gas cleaning effect.
  • the invention can now only by mounting a single nozzle to achieve a spray extension as well as an interaction the mutually overlapping and with different Swirling spray cone, the beneficial effects on the cleaning efficiency Has.

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  • Nozzles (AREA)
  • Treating Waste Gases (AREA)
  • Gas Separation By Absorption (AREA)
  • Fats And Perfumes (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
  • Seal Device For Vehicle (AREA)
  • Jet Pumps And Other Pumps (AREA)
  • Organic Low-Molecular-Weight Compounds And Preparation Thereof (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft eine Doppeldrallsprühdüse mit zwei Drallkammern zu Erzeugung von Sprühstrahlen mit entgegengesetztem Drall sowie mit einem gemeinsamen Zuströmkanal, der in einer Mittelebene zwischen den Drallkammern verläuft und jeweils tangential in die Drallkammern mündet.
Eine Doppeldrallsprühdüse gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus dem Dokument FR 882 080 bekannt. Düsen dieser Art werden insbesondere, wie auch andere Doppeldrallsprühdüsen nach der DE 197 58 526 A1, vorwiegend für sogenannte Gaswäscher verwendet, bei denen eine Waschflüssigkeit über eine Vielzahl von Sprühdüsen im Gasstrom möglichst gleichmäßig verteilt über den Querschnitt eingeführt wird. Solche Gaswäscher können beispielsweise Rauchgasreinigungsanlagen sein, in denen saure Rauchgasbestandteile wie Schwefeldioxid, Chlor oder Fluorwasserstoff sowie in geringerem Umfang auch Rauchgasstaub durch Verwendung entsprechender Waschflüssigkeiten abgeschieden werden. Der Vorteil der eingangs erwähnten Doppeldralldüsen ist es dabei, dass sich die Drallwirkung der eingespeisten Waschflüssigkeit gegenseitig aufhebt, so dass sich eine unerwünschte Beeinflussung der Strömung im Gaswäscher vermeiden lässt. Dies führt zu einem höheren Wirkungsgrad.
Die Düsenbestückung in solchen Gaswäschern ist auf mehrere Ebenen verteilt, wobei das Gas in den Gaswäschern in der Regel von unten nach oben strömt und das zerstäubte Medium nach unten, also gegen die Gasströmung fällt. Im unteren Bereich werden die vorher erwähnten Doppeldrallsprühdüsen nach der DE 100 33 781 C1 eingesetzt, während im oberen Bereich nur nach einer Seite, also nach unten, sprühende Exzenterdüsen vorgesehen werden, um zu vermeiden, dass in den am oberen Ende von Gaswäschern, insbesondere Rauchgasentschwefelungsanlagen vorgesehenen Tropfenabscheider gesprüht wird.
Solche Exzenterdüsen weisen in der Regel folgende Nachteile auf: Da oft der gleiche Volumenstrom, wie bei den Doppeldrallsprühdüsen im unteren Bereich gewünscht ist, muss dieser nun durch eine Drallkammer (Mundstück) versprüht werden; dadurch vergröbert sich das Tropfenspektrum, welches sich nachteilig auf den Prozess auswirken kann. Will man das Tropfenspektrum konstant halten und halbiert daher den Volumenstrom pro Düse, so muss man doppelt so viele Düsen platzieren, welches zu hohen Kosten (Befestigungsmittel, Montage, Rohrstutzen) führen kann. Da die Drallrichtung aller Exzenterdüsen gleichgerichtet ist, prägt sich ein Drall auf den Gasstrom aus, der sich - wie oben angedeutet - negativ auf die Auswaschung auswirken kann.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Doppeldrallsprühdüse der eingangs genannten Art so auszubilden, dass ein Sprühstrahl trotz Drallaufhebung nur nach einer Seite möglich ist.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgesehen, dass beide Drallkammern nach der gleichen Seite hin offen sind. Überraschenderweise hat sich dabei gezeigt, dass die sich in diesem Fall wegen des gemeinsamen Zuströmkanals der nebeneinander liegenden Drallkammern schon kurz nach dem Austritt gegenseitig überlappenden Sprühstrahlen zu keiner nachteiligen Ausbildung des entstehenden Sprühfächers führen. Da die Tropfen der direkt benachbart entstehenden Sprühkegel durch den geringen Abstand der Drallkammern quasi ungebremst aufeinander treffen, führt die entgegengesetzt gerichtete Radialgeschwindigkeit der Tropfen derart zu einem Stoß, dass die Tropfen aufplatzen und hierdurch das Tropfenspektrum sich verfeinert. Dieser Effekt ist zwar bei traditionell angeordneten Düsen mit einem Abstand von 700 - 1200 mm zueinander auch vorhanden, jedoch aufgrund der dort durch den Luftwiderstand gebremsten Radialgeschwindigkeit nicht mehr so ausgeprägt. Durch die Erfindung entsteht daher ein Tropfenspektrum, das zu einem verbesserten Wirkungsgrad beiträgt. Da die Drallräume selber nur für den halben Volumenstrom ausgelegt werden müssen, können die Baulänge und damit auch die auf die Düsenverbindung wirkenden Momente reduziert werden.
In Weiterbildung der Erfindung können die Achsen der Drallkammern in einem Winkel zueinander verlaufen, der sich zu den Austrittsseiten hin öffnet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine Vergrößerung der von den Sprühstrahlen abgedeckten Fläche. Die Gefahr, dass unbehandelte Gassträhnen durch den Wäscher gelangen, ist somit reduziert. Die neue Doppeldrallsprühdüse baut sehr kompakt und ist wirkungsvoll. Es hat sich gezeigt, dass dann, wenn der Einstellwinkel der Achsen der Drallkammern etwa 20° beträgt, eine besonders vorteilhafte Sprühstrahlausbildung erreicht werden kann.
Die Erfindung ist in der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen:
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung einer neuen Doppeldrallsprühdüse,
Fig. 2
die Ansicht der Düse nach Fig. 1 von der Seite des Zuführ- stutzens aus,
Fig. 3
eine Seitenansicht,
Fig. 4
den Schnitt durch die Sprühdüse nach Fig. 3 längs der Schnittlinie IV-IV und
Fig. 5
den Schnitt durch die Sprühdüse der Fig. 3 längs der Schnittlinie V-V.
Die Figuren 1 bis 3 lassen erkennen, dass die neue Doppeldrallsprühdüse ein kompaktes Gehäuse 1 mit einem Anschlussstutzen 2 besitzt, der außen mit einem Anschlussgewinde 3 versehen ist, das mit einer Anschlussmutter eines nicht gezeigten Zuflussrohres verschraubbar ist. Das Gehäuse 1 umschließt zwei spiegelsymmetrisch zu der aus Fig. 2 ersichtlichen Mittelebene 4 ausgebildete Drallkammern 5 und 6, die jeweils in trompetenartig ausgebildete Austrittsöffnungen 5a, 6a übergehen. Die Achsen 7 bzw. 8 der Drallkammern 5 und 6 sind gegeneinander unter einem Winkel α geneigt, der beim Ausführungsbeispiel 20° beträgt.
Wie die Fig. 5 zeigt, geht der Strömungskanal 10 des Anschlussstutzens 2 ohne nennenswerte Querschnittsverengung in die beiden Drallkammern 5 und 6 über, die beide nach der gleichen Seite hin offen sind. Der durch den Anschlussstutzen 2 zugeführte Strahl des verwendeten flüssigen Mediums - das je nach Anwendungsfall für den betreffenden Gaswäscher ausgewählt wird - trifft auf die gegen seine Strömungsrichtung weisende Schneide 9 auf. Der Strahl wird daher in zwei Teile zerlegt, von denen einer rechtsherum durch die Drallkammer 6 und der andere linksherum in die Drallkammer 5 eingeführt wird, von wo aus dann der Sprühstrahlaustritt in Form eines Sprühkegels nach der gleichen Seite erfolgt. Der Strömungskanal 10 geht auf der von der Schneide 9 abgewandten Seite hinter einer Kante 11 in die jeweilige Drallkammer 5 und 6 über, er bildet eine Verschneidung mit der zugeordneten Drallkammer. (Mit 12 sind fertigungstechnisch nötige Auffüllungen bezeichnet, um die Herstellbarkeit (Entformbarkeit) zu gewährleisten). Die beiden Sprühstrahlen weisen einen gegenläufigen Drall auf und überlappen sich in dem einander zugewandten Bereich. Dort kann trotz der gleichgerichteten, in Umfangsrichtung wirkenden Geschwindigkeitsvektoren wegen der entgegengerichteten Radialgeschwindigkeit eine Sekundäraufspaltung der im Sprühstrahl entstandenen Flüssigkeitstropfen erfolgen, wie eingangs schon erwähnt, was sich positiv auf den Wirkungsgrad der Gasreinigung auswirkt.
Da die beiden Drallkammerachsen 7 und 8 unter einem Winkel zueinander geneigt sind, lässt sich die Größe des Überlappungsbereiches beider Sprühkegel beeinflussen und es hat sich gezeigt, dass bei einem gewählten Winkel α von etwa 20° eine besonders gute Tropfenverteilung in dem Doppelsprühstrahl auftritt. Durch die Neigung der Achsen gegeneinander wird auch der gesamte Sprühstrahlbereich vergrößert, so dass auch der Kontaktbereich mit dem zu reinigenden Gas größer wird.
Durch die Erfindung lässt sich nunmehr lediglich durch Montage einer einzigen Düse eine Sprühstrahlerweiterung erreichen sowie eine Interaktion der sich gegenseitig überdeckenden und mit unter-schiedlichem Drall behafteten Sprühkegel, die vorteilhafte Auswirkungen auf den Reinigungswirkungsgrad hat.

Claims (5)

  1. Doppeldrallsprühdüse mit zwei Drallkammern zur Erzeugung von Sprühstrahlen mit entgegengesetztem Drall, wobei die Öffnungen (5a, 6a) beider Drallkammern (5, 6) nach der gleichen Seite weisen,
    dadurch gekennzeichnet, dass
    ein gemeinsamer Zuströmkanal (10) vorgesehen ist, der in einer Mittelebene (4) zwischen den Drallkammern (5, 6) verläuft und jeweils tangential in die Drallkammern mündet.
  2. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnete, dass die Drallkammern (5, 6) bezüglich der Mittelebene (4) spiegelbildlich zueinander ausgebildet sind.
  3. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (7, 8) der Drallkammern (5, 6) im Bereich des Zuströmkanals (10) in einem Abstand (a) nebeneinander angeordnet sind, der in der Größenordnung des Durchmessers einer Drallkammer liegt.
  4. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Achsen (7, 8) der Drallkammern (5, 6) in einem Winkel (α) zueinander verlaufen, der sich zu der Seite der Austrittsöffnungen (5a, 6a) öffnet.
  5. Doppeldrallsprühdüse nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (α) etwa 20° beträgt.
EP03014004A 2003-06-21 2003-06-21 Doppeldrallsprühdüse Expired - Lifetime EP1491260B1 (de)

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