DE1110087B - Verfahren und Vorrichtung zum Vermeiden von Krustenbildung an Sprueheinrichtungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und Vorrichtungen zum Vermeiden von Krustenbildung an rotierenden und feststehenden Teilen einer Sprüheinrichtung in einem Zerstäubungstrockner, bei welchem an die zur Krustenbildung neigenden Stellen der Sprüheinrichtung zusätzlich Gas geleitet wird.

Bei der Verwendung von bekannten, z. B. rotierenden Zerstäuberscheiben zum Versprühen von Flüssigkeiten zur Zerstäubungstrocknung in einem Trocknungs-Gasstrom bilden sich nach und nach unerwünschte Ansätze von getrocknetem Gut aus der zu zerstäubenden Flüssigkeit. Diese Ansätze bauen sich z. B. zwischen der Zerstäuberscheibe und den ihr zunächst liegenden ruhenden Teilen der Sprüheinrichtung auf und führen zu einem stellenweisen Streifen der bewegten gegenüber den feststehenden Teilen und zu Unwucht der Zerstäuberscheibe, wodurch deren Gang beeinträchtigt wird. Diese Krusten bleiben zudem dem meist heißen Trocknungsgas während längerer Zeit ausgesetzt. Da das Gut vollständig getrocknet ist und somit kein Wärmeentzug durch Verdunstung von Lösungsmitteln mehr stattfindet, wird das diese Krusten bildende Gut überhitzt, so daß das getrocknete Gut verschlechtert wird, wenn solche Krustenteile in das gewonnene Pulver gelangen. Man war daher bisher gezwungen, insbesondere bei der Verarbeitung empfindlicher Güter die Zerstäuberscheibe jeweils nach verhältnismäßig kurzer Betriebsdauer auszubauen und zu reinigen, wodurch sich sehr unwillkommene Betriebspausen ergeben.

Es ist vorgeschlagen worden, das Verkrusten des Gutes auf der Zerstäuberscheibe dadurch zu verhindern, daß die betreffenden Stellen der Scheibe durch Zuleiten eines Kühlluftstromes auf einer tieferen Temperatur gehalten werden als die Umgebung; ein merklicher Erfolg hat sich hierdurch jedoch nicht erzielen lassen, da ein wirksames Kühlen der Zerstäuberscheibe auf diesem Wege nicht erzielbar ist und insbesondere hierdurch nicht verhindert wird, daß die gefährdeten Flüssigkeitsoberflächen mit Gas in Berührung kommen, das ein erhebliches Trocknungsvermögen besitzt. Ähnlich liegen die Dinge, wenn zum Versprühen der zu trocknenden Flüssigkeit an Stelle der rotierenden Zerstäuberscheibe Hochdruck- oder Zweistoffdüsen verwendet werden. Erfahrungsgemäß bildet sich in der Umgebung der Austrittskante der Düsen für die Flüssigkeit nach und nach eine Verkrustung, durch welche der Sprühvorgang in zunehmendem Maße gestört wird, so daß auch in diesem Falle die Düsen in verhältnismäßig kurzen Zeitabschnitten ausgebaut und gereinigt werden müssen. Bei Mehrstoffdüsen ist es zwar ge-

Verfahren und Vorrichtung

zum Vermeiden von Krustenbildung

an Sprüheinrichtungen

Anmelder:
Luwa A.-G., Zürich (Schweiz)

Vertreter: Dr.-Ing. E. Hoffmann

und Dipl.-Ing. W. Eitle, Patentanwälte,

München 22, Widenmayerstr. 34

Beanspruchte Priorität:
Schweiz vom 11. Dezember 1954

lungen, durch entsprechende Ausbildung der Kanten und einen an diesen Kanten vorbeiführenden kräftigen zusätzlichen Gasstrom das Hängenbleiben von Flüssigkeitsteilchen bis zu einem gewissen Grad zu verhindern. Bei Hochdruckdüsen ist eine entsprechende Ausbildung jedoch nicht erwünscht, da dadurch der Sprühvorgang ungünstig beeinflußt würde.

Durch das den Gegenstand der vorliegenden Erfindung bildende Verfahren gelingt es, beim Versprühen von Flüssigkeiten durch Sprüheinrichtungen in Zerstäubungstrocknern die unerwünschte Krustenbildung vollständig zu vermeiden. Es kennzeichnet sich dadurch, daß bei dem eingangs erwähnten Verfahren das zusätzliche Gas derart klimatisiert ist, daß es an den betreffenden Stellen der Sprühvorrichtung eine Gasatmosphäre erzeugt und aufrechterhält, deren Dampfpartialdruck gleich dem Druck der zu zerstäubenden Flüssigkeit ist oder darüber liegt. Dadurch wird ein Entweichen der flüchtigen Bestandteile der Flüssigkeit und damit die Krustenbildung verhindert.

Das zusätzliche Gas kann dabei aus einem Gemisch

der flüchtigen Bestandteile der Zerstäubungsflüssigkeit mit Luft oder aus einem Luft-Wasserdampf-Gemisch bestehen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens kennzeichnet sich durch fest-

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stehende Führungsmittel für den an die zur Krustenbildung neigenden Stellen der Sprüheinrichtung zu leitenden Gasstrom.

Weitere Einzelheiten des Verfahrens und von den für die Durchführung des Verfahrens verwendeten Vorrichtungen werden nachstehend an Hand der schematischen Zeichnung beschrieben.

Die Zeichnung zeigt in

Fig. 1 und 2 je einen Axialschnitt durch je einen Teil zweier verschiedener Sprüheinrichtungen mit Zerstäuberscheibe,

Fig. 3 einen Schnitt durch eine feststehende Zerstäuberdüse.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 sitzt die durch die Mutter 25 festgezogene Zerstäuberscheibe 20 auf der im Lager 11 drehbaren Welle 10, die durch eine (nicht dargestellte) Antriebsvorrichtung in bekannter Weise in Rotation versetzt werden kann. Das Lager 11 wird durch die Lagerträger 12, 13 gehalten, die ihrerseits fest mit dem in der Wand 15 a der nicht weiter dargestellten Trocknungskammer befestigten, feststehenden Tragrohr 15 verbunden sind.

Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird durch eine nicht eingezeichnete Leitung dem Ringkanal 24 zugeleitet, von wo sie über die Röhrchen 24 a auf die Zerstäuberscheibe 20 gelangt. Letztere ist im vorliegenden Beispiel als Tellerscheibe mit aufgebogenem Rand dargestellt, die oben durch einen Deckelring 23 teilweise geschlossen ist. Die in den so gebildeten Ringraum 22 gelangende Flüssigkeit breitet sich längs des Bodens der Tellerscheibe aus, fließt unter der Wirkung der Fliehkraft nach außen und wird durch die radialen Öffnungen 21 in die Trocknungskammer geschleudert, wobei sie, in einen feinen Flüssigkeitsnebel aufgelöst, mit dem umgebenden Trocknungsgas im Gleich- oder Gegenstrom in Berührung gebracht wird. Schon beim Auftreffen der aus den Röhrchen 24 a austretenden Flüssigkeit auf die rasch umlaufende Tellerscheibe verspritzt die Flüssigkeit teilweise. Bei der bisherigen Arbeitsweise gelangten solche Tröpfchen auch in den Ringspalt 19 zwischen der Zerstäuberscheibe und den feststehenden Teilen der Sprüheinrichtung, wo sie den benachbarten Teil der Zerstäuberscheibe, des darüber liegenden, sich nicht drehenden Abschlußdeckels 18 und der Röhrchen 24 a benetzen und durch Berührung mit diesen Teilen sowie durch das aus der Trocknungskammer in den genannten Zwischenraum eindringende Trocknungsgas getrocknet wurden, so daß sich eine stetig wachsende Verkrustung bildete, die zum Streifen der bewegten an den feststehenden Apparateteilen und zu Unwucht der Zerstäuberscheibe führen konnte.

Wenn mit heißem Trocknungsgas gearbeitet wird, was meist der Fall ist, so läßt es sich nicht vermeiden, daß die in der heißen Atmosphäre laufende Zerstäuberscheibe sich ebenfalls erwärmt. Manchmal muß auch die Flüssigkeit in erwärmtem Zustand zugeführt werden. Aber selbst wenn sie z. B. mit Raumtemperatur von etwa 15° C auf die Zerstäuberscheibe gelangt und die Scheibe dadurch ständig gekühlt wird, stellt sich im Scheibenkörper 20 erfahrungsgemäß eine Temperatur ein, die mehr oder weniger nahe an jene des Trocknungsgases herankommt. Die aus den Röhrchen 24 a strömende, sich auf dem Boden der Zerstäuberscheibe ausbreitende Flüssigkeit wird daher sofort erwärmt, so daß schon im Innern der Scheibe ein Verdunstungsvorgang stattfindet, der, an den achsnahen Stellen beginnend, zur Bildung einer Kruste führen kann. Diese kann auch bis zur Berührung mit den Röhrchen 24 a wachsen und führt ebenfalls zu einer Unwucht der Zerstäuberscheibe.

Zum Vermeiden dieser unerwünschten Trocknungsvorgänge wird an den zur Verkrustung neigenden Stellen eine Gasatmosphäre gebildet, die eine derartige Menge der Bestandteile enthält, die der Flüssigkeit beim Trocknungsvorgang zu entziehen ist, daß der Dampfpartialdruck dieses Stoffes annähernd so hoch oder höher ist als der Druck der Flüssigkeit an den zur Verkrustung neigenden Stellen, so daß dieses Gas das Entweichen der flüchtigen Bestandteile aus der Flüssigkeit verhindert.

Wenn z. B. Milch durch Zerstäubungstrocknung in Pulver übergeführt werden soll, so ist der flüssigen Milch Wasser zu entziehen, und als Trocknungsgas wird hierbei heiße Luft von z. B. 140° C verwendet. Unter der Einwirkung dieser Luft und der zufließenden Flüssigkeit möge die Zerstäuberscheibe sich auf eine Temperatur von 50° C einstellen, die sich sofort auf die sich in der Zerstäuberscheibe befindliche Milch überträgt. Man wird in diesem Fall eine Gasatmosphäre aus Luft verwenden, die bei einer Temperatur von 50⁰C mindestens die der erfindungsgemäßen Verfahrensregel entsprechende Menge Wasserdampf enthält und ebenfalls mindestens 50° C warm ist. Eine derartige Atmosphäre möge nachstehend der Kürze halber als »Sperrgas« bezeichnet werden.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 stammt dieses Sperrgas aus dem Ringraum 16. In diesen mündet die Luftleitung 14 und außerdem die Dampfleitung 26, an welche der Verteilkanal 28 mit den Austrittsöffnungen 29 angeschlossen ist. Bei der Vermischung entsteht durch entsprechende Dosierung von Menge und Temperatur der Luft und des Dampfes der benötigte Zustand des Sperrgases. Dieses tritt durch die Öffnungen 17 kontinuierlich in den möglichst eng gehaltenen Ringspalt 19 zwischen Zerstäuberscheibe und feststehenden Apparateteilen und verhindert infolge seines leichten Überdrucks gegenüber der Trocknungsluft ein Eindringen der letzteren in den Ringspalt 19 und damit in das Innere der Zerstäuberscheibe. Die Flüssigkeit kann also an den durch das Sperrgas geschützten Stellen nicht mehr verdunsten, wodurch jede Krustenbildung wirksam und dauernd verhindert wird.

Durch die fortlaufende Zuleitung von Sperrgas in den Ringspalt 19 und durch die Ventilatorwirkung der rotierenden Scheibe ergibt sich ein Abfließen von Sperrgas über den Rand der Scheibe nach der Trocknungskammer. Dadurch wird einerseits das Eindringen von heißem Trocknungsgas in den Ringspalt 19 weiter unterbunden, und zudem ergibt sich im Bereich der Öffnungen 21 eine Gaszone mit zum mindesten stark reduziertem Trocknungspotential, so daß auch dort die Bildung unerwünschter Krusten erschwert wird. Diese Wirkung kann dadurch verstärkt werden, daß, in Abweichung der in der Zeichnung dargestellten Ausführung, der untere Rand des Tragrohres 15 etwas über den Rand der Zerstäuberscheibe 20 hinaus und bis möglichst nahe an die Öffnungen 21 herangeführt wird, so daß das abströmende Sperrgas möglichst nahe und mit Trocknungsgas unvermischt in den Bereich der Öffnungen 21 gelangt. Der Abschlußdeckel 18 und der Rand des Tragrohres 15 bilden also hier die Führungsmittel für den Sperrgasstrom.

Um der Ventilatorwirkung der Zerstäuberscheibe auf das im Ringspalt 19 befindliche Sperrgas und damit einem allzu raschen Wegschleudern entgegenzuwirken, sind auf der der Zerstäuberscheibe zugewendeten Seite des Abschlußdeckels 18 radiale Stauwände 18 a angebracht, die das Mitdrehen des Sperrgases mit der umlaufenden Scheibe verhindern. Zudem wird der Spalt zwischen Zerstäuberscheibe 20 und Tragrohr 15 so eng gehalten, als dies die Umstände zulassen.

Nach Fig. 2 sitzt die als hohler Drehkörper ausgebildete Zerstäuberscheibe 36 auf der Welle 30, auf der sie durch die Mutter 42 festgeklemmt ist. Die zu zerstäubende Flüssigkeit fließt der Zerstäuberscheibe durch die über eine zentrale Öffnung in der ebenen Oberseite 49 in den Innenraum des Drehkörpers ragenden Röhrchen 39 zu. Das Sperrgas von geeigneter Temperatur und mit der nötigen Menge an das Trocknungspotential herabsetzenden Bestandteilen, die der Flüssigkeit beim Trocknungsvorgang zu entziehen sind, gelangt durch die Leitung 51 in den die Welle 30 umgebenden Ringkanal 32 und von dort durch Ausnehmungen 44 längs der Welle zum Innenraum des die zentrale Öffnung in der ebenen Oberseite 49 verschließenden Rohrstutzens 45 und von dort nach der hauptsächlich zu schützenden Stelle der Zerstäuberscheibe, auf die es etwa bei 40 auftrifft, um sich längs des Bodens der Scheibe nach außen auszubreiten. Ein Hochsteigen des Sperrgases längs der Welle und damit das Eindringen in die Ölfangschale wird durch die Labyrinthdichtung 31 verhindert.

Über eine Zweigleitung 50 wird Sperrgas in vorteilhafter Weise auch direkt in den Ringspalt 35 zwischen der am Rohrstutzen 45 befestigten Scheibe 33 und der Oberseite 49 des Drehkörpers geleitet, um auch dort die Krustenbildung und das Eindringen von Trocknungsgas zu verhindern.

Die im Scheibeninnern 40 entstehenden Flüssigkeitsspritzer können nicht nach dem hier wieder möglichst eng gehaltenen radialen Ringspalt 35 gelangen, da der Wand des Hohlzylinders 45 ein Wulst 46 der Oberseite 49 so gegenüberliegt, daß dazwischen nur ein schmaler axialer Ringspalt entsteht. Die darin aufsteigenden Flüssigkeitsteilchen sammeln sich zum größten Teil in der Rille 47, aus der sie unter dem Einfluß der Fliehkraft durch Öffnungen 48 in das Innere der Zerstäuberscheibe zurückgelangen.

Durch die Bohrung 43 in der Welle kann außerdem Sperrgas in den Ringraum 41 eingeleitet werden, von wo es durch die im Scheibenkörper 36 angebrachten in der Nähe der Öffnungen 37 mündenden Bohrungen 38 nach jenen Stellen geführt wird, wo Krustenbildung ebenfalls möglich wäre.

Natürlich ist das erfindungsgemäße Verfahren auch auf andere Bauarten rotierender Sprüheinrichtungen von Zerstäubungstrocknungsanlagen anwendbar, beispielsweise auch auf solche, deren rotierende Scheiben mit radialen Schaufeln versehen sind.

In Fig. 3 ist veranschaulicht, wie sich das erfindungsgemäße Verfahren auf eine feststehende Zerstäuberdüse anwenden läßt. Im Beispiel wird von einer im wesentlichen aus dem Düsenkörper 54 und dem Düseneinsatz 55 bestehenden Hochdruckdüse ausgegangen. Durch das in der Wand 59 gehaltene Rohr 60 wird die Flüssigkeit zugeführt und über die Düsenöffnung 57 in die Trocknungskammer gesprüht. Der Düsenkörper ist von einem in einem gewissen Abstand angebrachten und mit der Dichtung 58 anliegenden Mantel 53 umschlossen, in den bei 52 Sperrgas eingeleitet wird. Dieses tritt durch die Mantelöffnung 56, die der Düsenöffnung 57 gegenüberliegt, ebenfalls in die Trocknungskammer ein. Die beiden Öffnungen 57 und 56 sind in derartiger gegenseitiger Stellung, daß zwar der Sprühvorgang nicht beeinträchtigt wird, sich rings um den Mund der Düse 57 ansammelnde Flüssigkeit jedoch von der Sperrgasatmosphäre umgeben ist und dadurch am Krustenbilden verhindert wird.

Bei der praktischen Anwendung des Verfahrens kann der Gehalt des Sperrgases an jenen flüchtigen Bestandteilen, die der Flüssigkeit bei der Trocknung zu entziehen sind, gesteigert werden, bis das Gas nur noch aus diesen Komponenten besteht. Wenn der Flüssigkeit durch die Zerstäubungstrocknung beispielsweise Wasser zu entziehen ist, kann das Sperrgas aus einem reinen Wasserdampf bestehen, wobei natürlich sehr geringe Mengen genügen, um den angestrebten Zweck zu erreichen, unter Umständen aber eine unerwünschte Temperaturerhöhung der Zerstäuberscheibe eintritt.

Claims (10)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Vermeiden von Krustenbildungen an rotierenden und feststehenden Teilen einer Sprüheinrichtung in einem Zerstäubungstrockner, bei welchem an die zur Krustenbildung neigenden Stellen der Sprüheinrichtung zusätzlich Gas geleitet wird, dadurch gekennzeichnet, daß dieses Gas derart klimatisiert ist, daß es an den betreffenden Stellen eine Gasatmosphäre erzeugt und aufrechterhält, deren Dampfpartialdruck gleich dem Druck der zu zerstäubenden Flüssigkeit ist oder darüber liegt.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch feststehende Führungsmittel (18, 33, 53) für den an die zur Krustenbildung neigenden Stellen der Sprüheinrichtung zu leitenden Gasstrom.

3. Verfahren nach Anspruch 1, "dadurch gekennzeichnet, daß der an die zur Krustenbildung neigenden Stellen geleitete Gasstrom unmittelbar vor der Sprüheinrichtung durch Vermischen eines zugeführten Dampfes der flüchtigen Bestandteile der Zerstäubungsflüssigkeit mit Luft oder durch ein Luft-Wasserdampf-Gemisch gebildet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gasstrom den zur Krustenbildung neigenden Stellen innerhalb der Sprüheinrichtung, den nur teilweise mit Zerstäubungsflüssigkeit gefüllten Hohlräumen innerhalb der Sprüheinrichtung und den Außenseiten der Austrittsöffnungen für die Zerstäubungsflüssigkeit der Sprüheinrichtung zugeführt wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2 für Sprüheinrichtungen mit einem drehbaren Teller mit aufgebogenem Rand und radialen Austrittsöffnungen in demselben sowie ruhenden Zuleitungen für die Zerstäubungsflüssigkeit in Tellerachsnähe, gekennzeichnet dadurch, daß ein ruhender Abschlußdeckel (18) mit der Oberseite des rotierenden Tellers einen Ringspalt (19) bildet und daß dieser Öffnungen (17) zur Leitung des Gasstromes in den Ringspalt hat.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch einen ringförmigen, mit den Öffnungen (17) verbundenen Mischraum (16) oberhalb des

1 UO

Abschlußdeckels (18), in den eine Dampf- und eine Gasleitung (26 bzw. 14) einmünden.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch radial verlaufende Staubleche (18 a) auf der dem drehbaren Teller (20) zugekehrten Seite (Unterseite) des Abschlußdeckels (18).

8. Vorrichtung nach Anspruch 2 für Sprüheinrichtungen mit einem flachen hohlen Drehkörper mit einer Vielzahl radialer Austrittsöffnungen an seinem Rand, dessen ebene Oberseite eine zentrale Öffnung aufweist, durch welche ruhende Zuleitungen für die zu zerstäubende Flüssigkeit in den Drehkörper hineinragen, gekennzeichnet durch einen mit der zylindrischen Wand der zentralen Öffnung einen engen axialen Ringspalt bildenden, ruhenden Hohlzylinder (45), dessen Innenraum mit dem Hohlraum (40) des Drehkörpers (36) in Verbindung steht und als Führungsmittel für den Gasstrom dient, und durch eine auf dem Hohlzylinder angebrachte horizontal liegende Scheibe (33), die mit der ebenen Oberseite des

Drehkörpers einen engen radialen Ringspalt (35) bildet, der ein weiteres Führungsmittel für den Gasstrom darstellt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch je mindestens eine Zuleitung (51, 50) für den Gasstrom zum Innenraum des Hohlzylinders (45) und zum radialen Ringspalt (35).

10. Vorrichtung nach Anspruch 2 für eine ruhende, mit einer Düse versehene Sprüheinrichtung, gekennzeichnet durch ein den Düsenkopf (54) in einem Abstand umschließendes Gehäuse (53), das eine der Strahlbreite an der betreffenden Stelle entsprechende Öffnung (56) an der der Düsenmündung (57) zugekehrten Wand besitzt, mit einer Zuleitung (52) für den Gasstrom verbunden ist und als Führungsmittel für diesen dient.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 825 379, 847 578,
924, 867 230;
französische Patentschrift Nr. 882189.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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