FI82982B - Spridarhjul foer anvaendning i en spruttorkningsanordning. - Google Patents

Description

1 82982

Sumutuspyörä käytettäväksi sumutuskuivauslaitteessa

Keksinnön kohteena on sumutuspyörä käytettäväksi sumutuskuivauslaitteessa, pyörän käsittäessä navan yhdistettäväksi käyttölaitteeseen, navan ympärillä sijaitsevan rengasmaisen syöt-tökammion suututettavaa nestettä varten, pyöränkannen, jossa on ulkokehällä alaspäin suunnattu seinämä ja joka on varustettu syöttökammioon johtavalla tuloaukolla nestettä varten, sekä useita pääasiallisesti säteittäisiä linkouskanavia, jotka ulkonevat nesteensyöttökammiosta pyöränkannen sisäsivua kohti, jolloin pyöränkannen sisäsivu muodostaa aksiaalisymmetrisen pyörähdyspinnan.

Tämän tapainen sumutuspyörä tunnetaan ennestään patenttijulkaisusta DK-86 740.

Liuosten tai suspensioiden muodossa olevien nestemäisten tuotteiden sumutukseen sumutuskuivauksen yhteydessä käytetään joko pyöriviä sumutuspyöriä tai suutinsumutusta.

Pyörivillä sumutuspyörillä on yleensä suurempi kapasiteetti sumutuselintä kohti kuin suutinsumuttimilla, ja ne voivat su-muttaa suuremman kuiva-ainepitoisuuden ja viskositeetin omaavia nesteitä. Koska sumutuspyörillä lisäksi on paljon suurempi toleranssi kuiva-ainepitoisuuden, viskositeetin sekä nesteenvir-tauksen muutosten suhteen, pyöräsuihkutusta pidetään yleensä parempana, milloin se on mahdollinen.

Pyöräsumutusta käyttämällä valmistetuilla jauhetuotteilla on kuitenkin tiettyjä ominaisuuksia, jotka tekevät ne vähemmän sopiviksi eräisiin tarkoituksiin. Tämä koskee esim. jauheen juoksevuusominaisuuksia, ts. sitä helppoutta, jolla jauhe valuu ulos tai alas aukon kautta. Tällä ominaisuudella on merkitystä useissa teollisissa operaatioissa sekä lisäksi käytettä- 2 82932 essä jauhetta tietyissä juoma-automaateissa, joissa määrätty jauhemäärä on nopeasti annosteltava veteen sekoittamiseksi. Tästä syystä joissakin tapauksissa suutinsumutuksella valmistettua jauhetta pidetään parempana huolimatta pyöräsumutuksen edellä mainituista eduista.

Yksikäsitteistä selitystä tähän eroon näiden kahden tuotetyy-pin välillä voidaan tuskin antaa, koska juoksevuusominaisuudet määrää joukko tekijöitä, kuten osaskokojakaantuma, osasten muoto ja osasten pinnan laatu sekä esim. rasvamaitojauheen ollessa kyseessä, osasten pinnalla olevan vapaan rasvan määrä.

Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada sumutuspyörä, joka täysin säilyttäen pyöräsumutuksen edut aiheuttaa sen, että saadaan jauhetuotteita, joilla on huomattavasti paremmat juoksevuusominaisuudet kuin aikaisemmin on ollut mahdollista saavuttaa tunnettuja sumutuspyöriä käytettäessä.

Tämän saavuttamiseksi on keksinnön mukaiselle sumutuepyörälle tunnusomaista se, mikä on esitetty oheisessa patenttivaatimuksessa 1.

Säteittäisten linkouskanavien melko suuren pituuden vaikutuksesta varmistetaan sumutettavan nesteen varsin voimakas kiihtyvyys. Nesteosanen, jolle linkouskanava antaa tangentiaalisen nopeuden, tulee nimittäin seuraavan keskipakokiihtyvyyden vaikutuksesta saamaan säteittäisen nopeuden, joka voi tulla enintään samaksi kuin osasen sijaintia vastaava tangentiaalinen nopeus. Mikäli linkouskanavat ovat pitkiä ja päättyvät lähelle pyörän kehää, voi osasen saama säteittäinen nopeus tulla samaan suuruusluokkaan kuin pyörän kehän tangentiaalinen nopeus. Linkouskanavat jätettyään tulee neste leviämään kalvoksi rengasmaisen ulosvirtausraon ulkoseinämän sisäsivulle.

li 3 82982

Keksinnönmukaisella pyöränmuotoilulla on lisäksi se etu, että neste jätettyään linkouskanavat, joissa nesteelle annetaan melko suuri nopeus, samalla kun se muutetaan eri kanavien erillisistä osavirroista yhtenäiseksi kalvoksi, säilyttää olennaisesti sen suhteellisen nopeuden pyörän suhteen, jonka se on saavuttanut. Säteittäinen nopeus linkouskanavissa on esitetyllä mitoituksella samaa suuruusluokkaa kuin pyörän kehänopeus. Tämä säteittäinen nopeuskomponentti muuttuu olennaisesti aksiaaliseksi komponentiksi nesteen levitessä rengasmaisen ulosvirtaus-raon ulkoseinämälle, tangentiaalisen komponentin säilyessä tai ehkä vielä suuretessa.

Selostettujen virtaus- ja nopeusolosuhteiden johdosta saavutetaan keksinnönmukaiselle sumutuspyörälle kaksi etua. Ensinnäkin neste saa niin pitkän viipymisajan rengasmaisen ulosvirtausraon ulkoseinämällä olevassa yhtenäisessä kalvossa voimakkaan keski-pakokentän vaikutuksesta, että mahdolliset ilmakuplat ehtivät poistua. Toiseksi tulee neste sumutettaessa jättämään sumutus-pyörän reunan kartiopinnan muotoisena, tangentiaalisen ja aksiaalisen nopeuskomponentin ollessa samaa suuruusluokkaa. Tämä jälkimmäinen ominaisuus on edullinen kahdella tavalla. Osaksi sumutusmekanismi muistuttaa sitä, joka on tunnettu suuttimista, ja ne erikoisominaisuudet, jotka ovat ominaisia suutinsumutuk-sella valmistetulle jauheelle, erikoisesti hyvät juoksevuusomi-naisuudet, ovat tällöin todettavissa myös kokeissa keksinnön-mukaista sumutuspyörää käyttäen valmistetussa jauheessa. Osaksi on sumutuspyörän aikaansaama pisarapilvi lähinnä teräväkärkisen kartion muotoinen, päinvastoin kuin se leveä sateenvarjomuoto, joka normaalisti esiintyy tunnettujen sumutuspyörien yhteydessä. Tämä seikka tekee mahdolliseksi käyttää pienemmän läpimitan omaavia sumutuskuivauskammioita.

On myös tunnettua muodostaa sumutuspyörän ulkoseinämä sisään-päinkääntyväksi katkaistun kartion pinnaksi, jolle muodostuu yhtenäinen nestekalvo sumutuksen aikana pinnan alaspäinkäänty- t 4 82982 vään reunaan. Tällaisia pyörätoteutuksia tunnetaan esim. eurooppalaisesta hakemusjulkaisusta 0 112 101 ja DK-patenttijulkaisusta 86740. Tavoitteena näillä tunnetuilla pyörillä on välttää kiinteiden aineiden haitalliset saostumat. Mainitun eurooppalaisen hakemusjulkaisun mukaan tämä tapahtuu esimerkiksi lyhentämällä nestekalvon viipymisaikaa mainitulla pinnalla ja siten rajoittaa nestekalvon paksuutta, sekä määritetään, että katkaistun kartiopinnan huippukulman pitää sopivimmin olla alueella 80° - 120°.

Keksintöä selitetään tarkemmin seuraavassa viitaten piirustukseen, jossa - kuvio 1 esittää keksinnönmukaisen sumutuspyörän erästä sovel-lutusmuotoa osaksi aksiaalisena leikkauksena, ja - kuviot 2 ja 3 esittävät pyöränkantta kuvion 1 mukaisessa so-vellutusmuodossa sekä katsottuna sumutuspyörän sisäpuolelta että leikkauksena pitkin kuvion 2 viivaa III-III.

Kuviossa 1 esitetty keksinnönmukaisen sumutuspyörän sovellutus-muoto käsittää alaosan 1 sekä yläosan 2, joka muodostaa pyörän-kannen. Alaosaan 1 on muodostettu napa 3, joka on yhdistetty kuvioista puuttuvaan käyttölaitteeseen ja jonka ulkopuolella on sisäpuolinen rengasmainen syöttökammio 4 sitä nestettä varten, joka on sumutettava ja joka johdetaan pyöränkannen 2 yläpuolella sijaitsevassa nesteenjakajassa 6 olevan rengasraon 5 kautta, nesteenjakajan ulottuessa kannessa 2 olevaan keskeiseen tuloaukkoon 7.

Rengasmaisesta nesteensyöttökammiosta 4 ulkonee useita linkous-kanavia 8 pyörän kehää kohti. Esitetyssä sovellutusmuodossa on kanavat 8 muodostettu pyöränkannen 2 alasivuun, ja niitä erottavat toisistaan alaspäin suuntautuvat väliosat 9, kuten näkyy kuviosta 3.

i 5 82982

Kuten parhaiten näkyy kuviosta 2, linkouskanavilla 8 on keksin-nönmukaisesti pituus, joka käsittää huomattavan osan pyörän koko säteestä, niin että linkouskanavien 8 pituus on sopivimmin suurempi kuin nesteensyöttökammion 4 säteittäinen ulottuvuus. Kanavat 8 päättyvät alhaalta avoimeen rengasmaiseen ulosvir-tausrakoon 10, jonka sisäpinnan muodostaa pyörän alaosassa 1 olevan kohoavan reunaosan 11 ulkosivu rengasmaisen kammion 4 ympärille, kun taas raon 10 ulkopinnan muodostaa pyöränkannesta 2 alaspäin suuntautuvan, ympäröivän ulkoseinämän 12 sisäsivu.

Linkouskanavien 8 suuren pituuden johdosta tulee jokaisessa kanavassa esiintymään läpivirtaavan nesteen voimakas kiihtyvyys, niin että neste poistuu kanavasta 8 säteittäisellä no-peuskomponentilla, joka on samaa suuruusluokkaa kuin keskipakovoiman aiheuttama tangentiaalinen nopeuskomponentti ulosvir-tausraon 10 kanavasuuaukossa.

Ulkoseinämän 12 sisäsivu 13 muodostaa aksiaalisymmetrisen kier-topinnan, jonka olennaisesti suora sivuviiva muodostaa keksin-nönmukaisesti enintään kulman 15° kiertoakselin kanssa. Esitetyssä sovellutusmuodossa on mainittu kulma n. 9°. Seinämän sisäpintaan 13, joka siis jatkuu jyrkästi alaspäin linkouskanavien 8 suuaukoista ulosvirtausraon 10 ylhäältä suljetussa ylimmässä osassa, muodostuu pyörän pyöriessä kanavien 8 kautta uloslingotun nesteen yhtenäinen kalvo, ja tämän kalvon sumutus tapahtuu sen repeytyessä ulkoseinämän 12 alareunassa 14. Linkouskanavien 8, joita esitetyssä sovellutusmuodossa on 24, lukumäärä ja ulkoseinämän 12 sisäsivun 13 aksiaalinen ulottuvuus on mitoitettu juuri ottaen huomioon tällaisen yhtenäisen neste-kalvon aikaansaaminen. Seinämän sisäsivun 13 muodostaman kier-topinnan, jona on esitetyssä sovellutusmuodossa katkaistun kartion pinta, jyrkkyys aiheuttaa sen, että uloslingotun nesteen suuri säteittäinen nopeuskomponentti kanavien suuaukoissa muuttuu olennaisesti yhtä suureksi alaspäin suunnatuksi 6 82982 aksiaaliseksi nopeuskomponentiksi, niin että koko sumutus re-pimisreunasta 14 tapahtuu terävän huippukulman omaavan kartion muodossa, päinvastoin kuin se suhteellisen leveä sateenvarjon-muotoinen sumutuspilvi, joka esiintyy tunnetuissa sumutuspyö-rissä, joissa on linkousaukot pyörän ulkosivulla.

Sumutus pyörästä tulee tällöin olennaisesti muistuttamaan suu-tinsumutusta, samalla kun ne yleiset edut joustavuuden ja käyttövarmuuden suhteen, jotka liittyvät pyöräsumutukseen, on säilytetty.

Jotta nesteen virtaus ylimenossa linkouskanavista 8 ulosvir-tausrakoon 10 saatetaan niin edulliseksi kuin mahdollista, on ulosvirtausrako 10 pyöristetty linkouskanavien 8 suuaukkojen yläpuolella.

Esitetyssä sovellutusmuodossa rengasmaista nesteensyöttökammio-ta 4 päin oleva alaosan 1 kohotetun reunaosan 11 sisäsivu 15 muodostaa ulos- ja ylöspäin kaltevan pohjan kaikille linkous-kanaville 8. Kanavien 8 kautta lingottu neste saa tällöin kammiosta 4 poispäin vähitellen lisääntyvän kiihtyvyyden, kunnes sitä kiihdytetään voimakkaasti kanavien 8 seuraavassa putkimaisessa osassa.

Ulkoseinämän 12 sisäsivun 13 aksiaalinen ulottuvuus on samalla mitoitettu sellaiseksi, että seinämän sisäpinnalle muodostunut nestekalvo saa siinä niin pitkän viipymisajän, että tapahtuu ilmakuplien poistuminen. Täten saavutetaan mukaansekoittuneen ilmamäärän edullinen väheneminen sumutuskuivauksella valmistetussa jauhetuotteessa.

Esitetyssä sovellutusmuodossa on alaosan 1 kohotetun reunaosan 11 ulkosivulla sellainen muoto, että ulosvirtausraon 10 leveys suurenee raon alaskäännettyä suuaukkoa kohti. Täten vältetään — olennaisesti se vaara, että kuivatun kiinteän aineen haitallisia saostumia muodostuu raon suuaukkoon.

li 7 82982

Sekä ulosvirtauskanaville että ulosvirtausraolle voidaan haluttaessa kuitenkin antaa toisenlainen muoto, kunhan vain varmistetaan sellainen linkouskanavien pituus, joka muodostaa melko suuren osan pyörän säteestä, sekä sellainen ulosvirtausraon ulkoseinämän muoto, että raonseinämiin muodostuu yhtenäinen nestekalvo, jolla on suhteellisen pitkä viipymisaika keskipako-kentässä. Seinämän sisäsivulla 13 voi olla toisenlainen muoto kuin edellä on esitetty, esim. se voi olla sylinteripinta tai alaspäin laajeneva katkaistu kartiopinta tai hieman kaartuva pinta, kunhan sillä vain on sellainen jyrkkyys, että varmistetaan mainittu huomattavan suuri aksiaalinen nopeuskomponentti sumutuksessa.

Esimerkki 1 Käytettiin teollista sumutuskuivauslaitetta, joka käsitti suih-kukuivaimen sekä siihen liitetyn värähtelevän leijukerroksen jälkikuivaimena.

Kokeita suoritettiin kuivaamalla kuoritun maidon konsentraat-tia. Kokeet suoritettiin osaksi käyttäen tavanmukaista sumutus-pyörää, jonka läpimitta oli 210 mm ja jossa oli samanlaiset linkouskanavat, osaksi käyttäen piirustuksessa esitettyä saman läpimitan omaavaa sumutuspyörää, ja kokeet suoritettiin muuten samoissa kuivausolosuhteissa.

Valmistettujen jauhetuotteiden juoksevuus (flowability) mitattiin seuraavan menetelmän mukaisesti: Analytical Methods for Dry Milk Products, Fourth Edition, julkaisija A/S Niro Atomizer, Copenhagen (1978), Method No. A23a, jonka mukaan jauheen juoksevuusominaisuudet määritetään standardilaitteessa sinä sekuntien lukumääränä, joka kuluu tietyn jauhetilavuuden valumiseen pyörivässä rummussa olevien rakojen kautta.

Tavanmukaista sumutuspyörää käyttäen valmistetun jauheen juoksevuus oli 41 sekuntia, kun taas keksinnönmukaista sumutuspyörää käyttäen valmistetun jauheen juoksevuus oli 22 sekuntia.

82982

Esimerkki 2

Suoritettiin kokeita kuivaamalla rasvamaitokonsentraattia, joka sisälsi 40 % rasvaa, mutta muuten samassa kuvauslaitteessa ja samoissa olosuhteissa kuin esimerkissä 1.

Juoksevuusarvo mitattiin 41 sekunniksi käytettäessä tavanmukaista pyörää ja 22 sekunniksi käytettäessä keksinnönmukaista pyörää.

Esimerkki 3

Eräässä toisessa sumutuskuivauslaitteessa, joka oli samaa tyyppiä kuin esimerkeissä 1 ja 2 käytetty, suoritettiin kokeita kuivaamalla rasvamaitokonsentraattia, jonka rasvapitoisuus oli 50 %. Juoksevuusarvoksi mitattiin tällöin 82 sekuntia tavanmukaisella sumutuspyörällä valmistetulle jauheelle ja 16 sekuntia keksinnönmukaisella pyörällä valmistetulle jauheelle.

li

Claims (6)

9 82982

1. Sumutuspyörä käytettäväksi sumutuskuivauslaitteessa, pyörän käsittäessä navan (3) yhdistettäväksi käyttölaitteeseen, navan (3) ympärillä sijaitsevan rengasmaisen syöttökammion (4) sulautettavaa nestettä varten, pyöränkannen (2), jossa on ulkokehällä alaspäin suunnattu seinämä (12) ja joka on varustettu syöttökammioon (4) johtavalla tuloaukolla (6) nestettä varten, sekä useita pääasiallisesti säteittäisiä linkouskanavia (8), jotka ulkonevat nesteensyöttökammiosta (4) pyöränkannen sisäsivua (13) kohti, jolloin pyöränkannen sisäsivu (13) muodostaa aksiaalisymmetrisen pyörähdyspinnan, tunnettu siitä, että linkouskanavilla (8) on pituus, joka vastaa melko suurta osaa pyörän säteestä, ja ne päättyvät alhaalta avoimeen rengasmaiseen ulosvirtausrakoon (10) suhteellisen lyhyen etäisyyden päässä pyöränkanteen (2) ulkoseinämästä (12), jolloin ul-koseinämän (12) sisäsivu (13) on suunnattu ulosvirtausrakoon (10) päin ja se muodostaa enintään kulman 15° pyörähdysakselin kanssa, ja että kulmaetäisyys linkouskanavien (8) välillä sekä ulkoseinämän (12) sisäsivun (13) aksiaalinen pituus on valittu sellaisiksi, että yhtenäinen neetekalvo muodostuu tähän seinämän sisäsivuun (13) ulosvirtausraon (10) suuaukkokohdassa.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sumutuspyörä, tunnettu siitä, että kussakin linkouskanavassa (8) on nesteensyöt-tökammion vieressä sisääntulo-osa, jonka ulos- ja ylöspäin kalteva pohja (15) kohoaa nesteensyöttökammion (4) pohjasta.

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen sumutuspyörä, tunnettu siitä, että linkouskanavien (8) pituus on suurempi kuin nesteensyöttökammion (4) säteittäinen ulottuvuus.

4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sumutuspyörä, tunnet-t u siitä, että ylimenokohta ulosvirtausraon (10) ja linkouskanavien suuaukkojen yläsivun välillä on pyöristetty.

5. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sumutuspyörä, tunnettu siitä, että ulosvirtausraon (10) leveys suurenee sen alaspäin olevan suuaukon suuntaan. 10 82 982

6. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen sumutus-pyörä, tunnettu siitä, että pyörä käsittää alaosan (1), joka muodostaa navan (3), nesteensyöttökammion (4) ja linkous-kanavien <8) pohjan sekä ulosvirtaueraon (10) sisäsivun, ja alaosaan (1) yhdistetyn yläosan (2), joka muodostaa pyöränkan-nen ja mainitun ulkoseinämän (12) ja jonka alasivuun linkous-kanavat (8) on muodostettu.