NL8601156A - Sproeimondstuk voor vloeistoffen. - Google Patents

Description

i k VO 8128

Titel: Sproeimondstuk voor vloeistoffen.

De uitvinding betreft een mondstuk voor het verstuiven van vloeibare media, in het bijzonder media met een hoge viscositeit, speciaal in de levensmiddelenindustrie en de chemische industrie. In het bijzonder is dat mondstuk geschikt voor toepassing bij wervelbedsproeigranu-5 latoren. Met het mondstuk kunnen allerlei soorten dispersies, emulsies, suspensies, respectievelijk aanslibbingen op een het materiaal ontziende wijze worden verstoven.

Mondstukconstructies zijn gewoonlijk aan bepaalde toepassingsgebieden aangepast, zodat de technologische parameters van het mondstuk, 10 bijvoorbeeld de sproeihoek, de vorm van de sproeikegel, de grootte van de drupppeltjes of het debiet, slechts binnen geringe grenzen kunnen worden veranderd.

Bij bekende technische werkwijzen worden vloeistoffen ter verstuiving en om kleine druppeltjes te verkrijgen, met hoge druk dóór mond-15 stukken geperst. Bij het uit het mondstuk treden ontstaan er als gevolg vein de ontspanning druppeltjes van onderling verschillende grootte (mondstuk voor een enkele stof, Du. "Einstoff düse"). Bij andere uitvoeringen worden vloeistoffen met geringe druk aan een mondstuk toegevoerd en door perslucht, welke evenwijdig aan of loodrecht op de vloeistof-20 straal wordt geleid, in kleine druppeltjes verdeeld (mondstuk voor twee stoffen, Du. "Zweistoffdüse").

Mondstukken van deze constructie vereisen bij het verstuiven van viskeuze vloeistoffen een hoge vloeistof druk. Bij onderbreking van de verstuivingswerkgang moet, ter vermijding van het "nadruppelen" in het 25 mondstuk een aanvullend pneumatisch, elektrisch of mechanisch sluit-systeem worden ingebouwd. Door een speciale aanpassing op elkaar van vloeistofmondstuk en luchtmondstuk is het mogelijk, dat de vloeistof door de onderdruk, welke de uittredende perslucht veroorzaakt, uit de voorraadhouder wordt gezogen (injectiemondstuk).

30 In het DE-PS 558 542 wordt een mondstuk voor het verstuiven van verfstof beschreven, waarbij een injectiebuis reikt tot in een mondstuk-huis. De sproeilucht wordt dóór het mondstukhuis geperst en zuigt daarbij, door de onderdruk, uit opzij in de injectiebuis aangebrachte boringen de vloeistof aan. Deze vloeistof loopt langs de binnenzijde ' , '‘ ; · 5 o • * jrf* - 2 - van het mondstukhuis en wordt op de uittreedplaats van het mondstuk door de luchtstroom verstoven. Dit mondstuk heeft het nadeel# dat het uitsluitend voor het verstuiven van dun-vloeibare media geschikt is, aangezien de hierbij tijdens bedrijf ontstaande injectorwerking te 5 gering is om media met hoge viscositeit aan te zuigen.

Verder heeft deze uitvoering het nadeel, dat regeling van de te verstuiven hoeveelheid vloeistof slechts mogelijk is door verandering van de hoeveelheid lucht en de luchtdruk van de verstuivingslucht. Bij constante luchthoeveelheid en luchtdruk is variatie van de verstoven 10 vloeistofhoeveelheid met andere middelen niet mogelijk.

In het US-Qs 4 256 263 wordt een mondstuk voor een enkelvoudige stof beschreven, dat is geconstrueerd voor hoge produktdrukken. Dit mondstuk is uitgerust met een inrichting waardoor aan de te versproeien vloeistof een draaiende beweging wordt gegeven, waardoor een gelijkmatige 15 vorm van de sproeikegel wordt gegarandeerd. Vloeistoffen met hoge viscositeit kunnen met dit mondstuk niet worden verstoven .^aangezien de ingebouwde elementen om aan de vloeistof een draaiende beweging te geven bij substanties met hoge viscositeit onbruikbaar worden omdat zij vastgekleefd gaan zitten. Bovendien heeft elk mondstuk voor een enkelvoudige 20 stof het nadeel, dat bij zeer hoge persdrukken in een nauw hoekbereik moet worden gewerkt (ca. 18 tot 22 MPa) teneinde een goede sproeinevel te verkrijgen. Variatie van het debiet is binnen dit nauwe werkings-bereik niet mogelijk.

Mondstukken, welke een vloeistofnevel in de vorm van een holle 25 kegel vormen, zijn ongeschikt voor toepassing bij wervelbedsproeigranu-latoren. Van bijzonder belang bij wervelbedsproeigranulatoren is het, dat de te versproeien vloeistof fijn en gelijkmatig een vlak afdekkend op de wervellaag wordt opgesproeid, om het ontstaan van klonten van het granulaat, waardoor het granuleren voortijdig wordt onderbroken, 30 te vermijden.

In het SU-Os 822 914 staat een mondstuk beschreven, waarbij in een ten dele cilindrische, ten dele kegelvormige holte in de vorm van een huls de vloeistof wordt vermengd met het verstuivingsmedium (bijvoorbeeld perslucht).

35 De vloeistof wordt vanuit een binnenste buis door opzij aange-

-A

- 3 - brachte boringen in de holle ruimte· geperst- Het verstuivingsmedium komt na het passeren van sleuven die bestemd zijn om aan het medium een cirkelvormige draaibeweging te geven, eveneens in de holle ruimte terecht.

5 De verstuiving wordt bereikt, doordat verstuivingsmedium en vloeistof kransvormig uit het mondstuk uittreden. Dit mondstuk heeft het nadeel, dat een holle kegel wordt gevormd, hetgeen door het aanbrengen van een botsingsplaat onder de kransvormige plaats van uittreden van het mondstuk, nog wordt ondersteund.

10 In het GB-Os 1 131 459 wordt een mondstuk beschreven, dat bestemd is voor de verwerking van thermoplastische massa's, welk mondstuk bestaat uit een te verwarmen substantie-mondstuk (vloeistofmondstuk) met een afgeknot kegelvormig einde, en uit een gasmondstuk. Het vloeibare, thermoplastische materiaal treedt uit een aantal straalopeningen, 15 welke zich in het afgeknot kegelvormige einde bevinden, in de inwendige ruimte van het gasmondstuk binnen, waaraan via tenminste een tangentiaal uitmondende gasinvoer gas wordt toegevoerd. Hier raakt het op een cirkelvormige baan stromende gas vermengd met het thermoplastische materiaal.

De sproeinevel wordt gevormd, doordat het mengsel via een ringvormige 20 spleet uittreedt. Aangezien het hierbij om een volledig andere technologie gaat dan bij wervelbedgranulatie, is het niet mogelijk, een mondstuk van dit bouwtype voor die granulatie toe te passen. Zoals in de genoemde publikatie wordt meegedeeld, moet, om de vereiste fijnheids-graad van de sproeinevel te bereiken, de viscositeit van de thermo-25 plastische smelt uiterst gering zijn. Dit vereiste wordt niet slechts veroorzaakt door het betrekkelijk. snelle stollen van deze smelt tijdens het versproeien, doch veeleer kan ook worden vastgesteld, dat de vermenging van de beide media betrekkelijk kort vóór het uittreden uit de mondstukspleet plaatsvindt waardoor het vermengingseffect slechts 30 gering is, hetgeen een ongunstige uitwerking heeft bij in hoge mate viskeuze vloeistoffen.

Voorts is in het GB-Os 2 106 422 een mondstuk beschreven, waarbij op het mantelvlak van een afgeknotte kegel spiraalvormige geleidings-kanalen zijn aangebracht, welke dienst doen voor het geleiden van het, 35 voor de verstuiving benodigde, gasvormige medium. De vloeistof, in het ' J' * - 4 - onderhavige geval motorbrandstof, wordt toegevoerci in een centraal aangebrachte boring. De vermenging van de media vindt plaats in het "brandpunt" buiten het mondstuk, waarbij dit brandpunt die plaats is, waar zich van de afgeknotte kegel de denkbeeldige punt bevindt. De af-5 geknotte kegel zelf wordt afgedekt door een geschikte kap, welke is voorzien van een centrische uittree-opening.

Een mondstukinrichting van deze soort is slechts geschikt voor extreem dun-vloeibare media, zoals bijvoorbeeld het geval is met motorbrandstof, waarbij een dergelijke vermenging en verstuiving buiten het 10 mondstukhuis mogelijk is. Media met een hoge mate van viscositeit kunnen met een dergelijk mondstuk niet worden verstoven, aangezien de vloeistof zich, op grond van zijn grote taaiheid vrijwel in het geheel niet met de stromende lucht zou vermengen.

In het AT-Os 372 staat een mondstuk beschreven, dat dienst doet 15 voor het versproeien van elektrisch opgeladen poeder. De opbouw van dit mondstuk is in hoofdzaak zodanig, dat een cilindrisch lichaam in het inwendige van het mondstuk een schroeflijnvormig luchtgeleidingskanaal bevat, dat in een smalle, ringvormige spleet eindigt, welke zich in de rechtstreekse nabijheid van de mondstukuitmonding bevindt.

20 In het centrum van het mondstuk is het kanaal voor de toevoer van het poeder aangebracht, aan welks einde zich de elektroden voor statische oplading van het poeder bevinden.

Een mondstuk van deze soort vertoont bij toepassing voor verstuiving van media met een hoge mate van viscositeit soortgelijke gebreken, als de 25 in het voorgaande genoemde mondstukken waarbij vooral de kinetische energie van de uit een schroeflijnvormig kanaal uittredende luchtstraal niet voldoende is om in hoge mate visceuze media overeenkomstig de gestelde eisen te verstuiven. Toepassing van een dergelijk mondstuk op dit gebied is derhalve niet mogelijk.

30 Volgens het GB-Os 1 388 468 is een verstuivingsinjectiemondstuk bekend geworden, dat speciaal voor vloeibare brandstoffen van geringe kwaliteit en met een hoge viscositeit, zoals dikke olie bestemd is.

Dit mondstuk is in hoofdzaak zodanig uitgevoerd, dat op een afgedekte afgeknotte kegel een groot aantal spiraalvormige luchtkanalen is aange-35 bracht, en in die kanalen of, in stromingsrichting gezien, in de nabij- * *\ i x .: *; - 5 - heid daarvan, bijbehorende boringen voor de toevoer van de brandstof zijn toegevoegd. De brandstof wordt door de, ddc5r de kanalen stromende lucht aangezogen en tezamen daarmee verstoven.

Deze boringen bevinden zich echter betrekkelijk dicht bij de 5 mondstukuittree-opening, zodat het eerst buiten het mondstuk tot een intensieve vermenging van de media lucht en brandstof kan komen. De kinetische energie van de stromende lucht is hierbij onvoldoende, om de brandstof zo ver te versproeien, dat die brandstof in zeer fijne verdeling door de luchtstroom kan worden meegevoerd. Wanneer met een derge-10 lijk mondstuk media met een hoge mate van viscositeit, zoals deze in de levensmiddelenindustrie of de chemische industrie moeten worden verwerkt, zouden moeten worden verstoven, zou dit leiden tot een uiterst gebrekkige vermenging van de betrokken media enerzijds terwijl anderzijds de vorming van de gewenste sproeikegel uitblijft. Het komt tot 15 een grove druppelvorming van het te verstuiven medium. Bovendien worden media met een hoge mate van viscositeit door de voorbijstromende lucht-straal slechts bijzonder slecht aangezogen. Ofschoon in deze publikatie wat betreft de brandstof gesproken wordt van een hoge mate van viscositeit, is deze toch veel geringer dan die van de in de eerder genoemde 20 industrieën te verwerken media. De toepassing van een dergelijk mondstuk is derhalve voor laatstbedoelde industrieën niet mogelijk.

Voorts is uit het DE-Os 922 039 een verstelbaar mondstuk voor het verstuiven van vloeibare, brij-achtige of poedervormige stoffen bekend, waarbij eveneens is voorzien in zowel een toevoer voor het te verstuiven 25 medium als voor de lucht. Daartoe is in het mondstuklichaam voorzien in een tweetal, concentrisch geplaatste bouwelementen, welke elk een schroeflijnvormig kanaal bevatten, waarbij het ene dienst doet voor de geleiding van de lucht en het andere voor de geleiding van het te verstuiven medium, dat met behulp van radiale boringen vanuit een centrisch 30 kanaal wordt geleid naar het schroeflijnvormige kanaal. De schroeflijnvormige kanalen hebben hierbij een tegengestelde draaizin. Deze mond-stukuitvoering heeft de eigenschap, dat beide media uittreden uit van elkaar gescheiden, ten opzichte van elkaar concentrische mondstukuittree-openingen. Hierbij ontstaat de vorm van een holle kegel.

35 Wanneer het de bedoeling is in hoge mate visceuze media te ver- j - > * Λ ^ Λ - 6 - stuiven, is dit mondstuk ongeschikt, aangezien de vermenging buiten het mondstukhuis bij dergelijke media slechts onvolledig plaatsvindt en het tot de vorming van grove druppeltjes komt.

Het doel van de uitvinding is nu, een mondstuk te verschaffen, 5 waarmee het mogelijk is, vooral in hoge mate visceuze media uiterst fijn te verstuiven, waarbij gewaarborgd moet zijn dat de te verwerken dispersies, emulsies, suspensies, respectievelijk aanslibbingen op een die materialen sparende wijze worden behandeld.

Aan de uitvinding ligt het probleem ten grondslag, een mondtuk 10 voor toepassing in de levensmiddelenindustrie, respectievelijk de chemische industrie te verschaffen, waarmee bij voorkeur in hoge mate visceuze media in wervelbedsproeigranulatoren uiterst fijn kunnen worden verstoven. Volgens de uitvinding wordt dit probleem opgelost, doordat in een uit een basislichaam en een in te schroeven kap bestaand mondstuk-15 huis een mondstuklichaam is aangebracht, dat in hoofdzaak een cilindrische vorm heeft en naar de zich in de kap bevindende mondstukuittree-opening toe afgeknot kegelvormig uitloopt, waarbij het cilindrische deel een aantal stromingskanalen bevat, welke op de wijze van de gangen van een meer-gangsschroefdraad zijn aangebracht, waarbij zich in het centrum van 20 het mondstuklichaam een ongeveer ter hoogte van het beginnende, afgeknot kegelvormige einde van het mondstuklichaam eindigende boring is aangebracht, van waaruit kanalen gaan, welke elk uitmonden in de stromingskanalen, bij voorkeur aan het einde daarvan vddr het begin van het afgeknot kegelvormige einde van het mondstuklichaam, waarbij voorts het 25 afgeknot kegalvormige einde alsmede het tegenover gelegen kegelvlak in de kap gehard is en op hoog-glans is gepolijst. Hierbij zijn de in het cilindrische deel van het mondstuklichaam aangebrachte stromingskanalen door een gemeenschappelijke ringvormige drukkamer onderling verbonden, van waaruit er drukmedium, in het eenvoudigste geval lucht, aan wordt 30 toegevoerd. Bij het construeren van de mondstukken, rekening houdend met de debiet-volumina, is het mogelijk, de stromingskanalen met onderling verschillende dwarsprofielvormen uit te voeren. Zo kunnen de stromingskanalen met een halfcirkelvormig, een rechthoekig tot parallellogramvormig, trapeziumvormig of ook driehoekvormig dwarsprofiel 35 worden uitgevoerd. De kanalen, welke de zich in het centrum van het , Λ , , ·' \ I *5 ** . > . * j ' - 7 - mondstuklichaam bevindende boring met de stromingskanalen in het cilindrische deel verbinden, kunnen cilindervormig, of ook op de wijze van een diffusor uitgevoerd zijn- Deze laatste uitvoering zorgt voor een geringe drukverhoging van het dóórstromende in hoge mate visceuze medium, 5 hetgeen een gunstige uitwerking heeft op de vermenging van de beide media.

De uitvinding biedt het voordeel, dat een mondstuk is verkregen, waarmee het mogelijk is, zelfs in hoge mate visceuze media uiterst fijn verdeeld in de vorm van een gevulde, dat wil zeggen volle kegel te ver-sproeien. Door het grote aantal in het cilindrische deel van het mond-10 stuklichaam aangebrachte stromingskanalen, welke de vorm hebben van schroefgangen van een meer-gangs schroefdraad, wordt aan het stromende, gasvormige medium een draaiende beweging met hoge kinetische energie meegedeeld. In het stadium waarin deze werking tot het hoogste niveau is opgevoerd wordt het in hoge mate visceuze medium, namelijk aan het einde 15 van de stromingskanalen, toegevoerd. Doordat aan elk stromingskanaal slechts telkens een geringe hoeveelheid van het in hoge mate visceuze medium wordt toegevoerd, vindt een uiterst intensieve vermenging van beide media plaats, welke nu in wervelende vorm tussen de op hoog-glans gepolijste vlakken van het afgeknot kegelvormige einde van het mondstuk-20 lichaam en het contravlak in de kap stromen en daarbij nog verder vermengd raken. Door het polijsten op hoogglans van deze vlakken worden vrijwel alle optredende wrijvingsverliezen, in het bijzonder die welke door grenslaagwrijving worden teweeggebracht, vermeden. Daardoor kan de vermenging van de beide media met de totale aanwezige kinetische energie 25 uit het mondstuk uittreden en wordt daarbij in uiterst fijne druppeltjes verstoven.

De uitvinding:zal, aan de hand van een uitvoeringsvoorbeeld onder verwijzing naar de tekening worden toegelicht.

Fig. 1 laat een mondstuk volgens de uitvinding in doorsnede zien; 30 fig. 2 is een zijaanzicht van een mondstuklichaam; en de fig. 3 - 7 tonen stromingskanalen.

Het mondstuk volgens de uitvinding bestaat uit een basislichaam 1, waarin de kap 2 ingeschroefd is. Deze beide delen vormen het mondstuk-huis. Hierin bevindt zich het mondstuklichaam 3, dat door middel van 35 schroefdraad 4 in het basislichaam 1 is ingeschroefd.

- 8 - - De kap 2 is van een fijne buitenschroefdraad 5 voorzien, waardoor het instellen van de breedte van de ringvormige ruimte 6 ter plaatse van de mondstukuittree-opening 7 mogelijk is.

In het basislichaam 1 bevindt zich de ringvormige drukkamer 8, 5 waaraan via de boringen 9 het voor de verstuiving noodzakelijke, gasvor-mige medium - dat in het eenvoudigste geval lucht is - wordt toegevoerd. Van de ringvormige drukkamer 8 gaat een groot aantal stromingskanalen 10 uit, welke ingewerkt zijn in het mondstuklichaam 3. Deze stromingskanalen zijn op de wijze van de schroefgangen van een meergangsschroef-10 draad aangebracht. In het centrum van het mondstuklichaam 3 bevindt zich een boring 11, welke bestemd is voor de toevoer van het te verstuiven medium,dat voornamelijk bestaat uit een in hoge mate visceuze vloeistof. Deze boring 11 is geen doorgaande boring, doch eindigt in het inwendige van het mondstuklichaam 3 ongeveer op die plaats, waar aan de buitenzijde, 15 aan het cilindrische deel 12 het afgeknot kegelvormige einde 13 van het mondstuklichaam 3 begint. Van de boring 11 lopen kanalen 14 naar de stromingskanalen 10, welke precies op die plaats uitmonden, waar het cilindrische deel 12 eindigt. De kanalen zijn bij het onderhavige uitvoer ingsvoorbeeld diffusorachtig uitgevoerd.

20 Het afgeknot kegelvormige einde 13 van het mondstuklichaam 3 is aan zijn oppervlak gehard en op hoogglans gepolijst, evenals het inwendige kegelvlak 15 van de kap 2.

De figuren 3 tot 7 laten mogelijke dwarsprofielvormen van de stromingskanalen 10 zien, welke, blijkens fig. 3, halfcirkelvormig 25 kunnen zijn of ook parallellogramvormig (fig. 4), rechthoekig, trapeziumvormig of driehoekvormig. De vorm van het dwarsprofiel hangt in de eerste plaats af van de te verwerken volumina.

De werking van het uitgevonden mondstuk is als volgt:

In de met pijlen aangeduide toevoerleidingen stroomt in de eerste 30 plaats het als verstuivingsmiddel fungerende gas en verder het in hoge mate visceuze, te versproeien medium.

Het gas komt, via de boring 9, terecht in de ringvormige drukkamer 8, waarvandaan de zich in het cilindrische gedeelte 12 van het mondstuklichaam 3 bevindende stromingskanalen 10 uitgaan. Als gevolg 35 van de vorm van deze stromingskanalen krijgt hier het stromende gas een” ~ 4 :·: i'i

- \r ./ .* i J

- 9 - draaizin. Op die plaats, waar de kinetische energie van het stromende gas het grootst is, monden de kanalen 14 uit, waar het in hoge mate visceuze medium doorheengedrukt wordt. Door deze fijne dosering van dat medium bij het stromende gas komt het daarbij tot een innige vermenging.

5 Het gevormde mengsel stroomt nu onder het uitvoeren van een draaiende beweging naar de ringvormige ruimte 6. Hierbij is zowel het oppervlak van het afgeknot kegelvormige einde 13 als het tegenovergelegen kegel-vlak 15 gehard en op hoogglans gepolijst. Hierdoor wordt in de eerste plaats een lange levensduur van het mondstuk bereikt, doch wordt tevens 10 de grenslaagwrijving op een minimum gereduceerd, hetgeen juist bij de verwerking van in hoge mate visceuze media het voordeel heeft dat te sterke verliezen aan kinetische energie worden vermeden en ook de daardoor veroorzaakte vermindering van het mondstuk wat betreft de sproei-hoek en de grootte van de druppeltjes. Het op de plaats van uittreden 7 15 het mondstuk verlatende mengsel wordt in de vorm van een volle, dat wil zeggen gevulde kegel verstoven.

De diffusorachtige kanalen 14 zorgen voor een geringe drukverho-ging van het in hoge mate visceuze medium en gebleken is, dat hierdoor een gunstige invloed wordt uitgeoefend op de vermenging. Bovendien wordt 20 hierdoor het nadruppelen van het mondstuk na stilstand van de inrichting vermeden.

: . :

V V/ V 1 'J

Claims (4)

1. Mondstuk voor het versproeien van vloeibare media, in het bijzonder media met een hoge mate van viscositeit, speciaal in de levensmiddelenindustrie en de chemische industrie voor de toepassing bij wervelbedsproeigranulatoren, met het kenmerk, dat in een, uit een basis- 5 lichaam (1) en een in te schroeven kap (2) bestaand mondstukhuis een mondstuklichaam (3) is aangebracht, dat in hoofdzaak een cilindrische vorm heeft, en naar de zich in de kap (2) bevindende mondstukuitlaat (7) toe afgeknot kegelvormig uitloopt, waarbij het cilindrische deel (12) een aantal stromingskanalen (10) bevat, welke op de wijze van een meer-10 gangs-schroefdraad aangebracht zijn, en zich in het centrum van het mondstuklichaam (3) een ongeveer ter hoogte van het beginnende, afgeknot kegelvormige einde (13) van het mondstuklichaam (3) eindigende boring (11) bevindt, waarvandaan kanalen (14) uitgaan, welke elk uitmonden in de stromingskanalen (10) , bij voorkeur aan het einde daarvan vddr het begin 15 van het afgeknot kegel vormige einde (13) van het mondstuklichaam, waarbij het afgeknot kegelvormige einde (13) alsmede het tegenovergelegen kegelvlak (15) in de kap (2) gehard en op hoogglans gepolijst zijn.

2. Mondstuk volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat aan de stromingskanalen (10) in het cilindrische deel (12) via een gemeenschappe- 20 lijke, ringvormige drukkamer (8) drukmedium kan worden toegevoerd.

3. Mondstuk volgens conclusie 1 en 2, met het kenmerk, dat de stromingskanalen (10) een halfcirkelvormig, rechthoekig, parallellogramvormig, trapeziumvormig of ook driehoekvormig dwarsprofiel hebben.

4. Mondstuk volgens conclusie 1-3, met het kenmerk, dat de kanalen 25 (14) een cilindrische of diffusorachtige gedaante kunnen hebben. - ·': -. i j -j ~f