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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zerstäubungsdüse zum Zerstäuben
von flüssigen bis stark pastösen Produkten in einem Zerstäubungstrockner mit einem
im Innenraum der Düse angeordneten Drallkörper, der eine Mittelbohrung und an seinem
Außenumfang Schrägschlitze für den Durchgang des in den Innenraum eingeführten,
zu zerstäubenden Produktes aufweist.
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Für die Zerstäubung von flüssigen bis stark pastösen Produkten im
Zerstäubungstrockner sind Zerstäubungsdüsen entwickelt worden, die je nach der Art
des zu zerstäubenden Produktes und je nach den Wünschen für das fertige Trockenprodukt
verschiedenartig ausgebildet sind und mit mehr oder minder hohen Drücken betrieben
werden. Auch in der keramischen Industrie hat sich seit einigen Jahren die Zerstäubungstrocknung
von keramischen Produkten eingeführt, wobei als Ausgangsprodukt für den Trocknungsprozeß
keramischer Schlicker dient, der einen Trockensubstanzgehalt von etwa 55 bis 70°/o
besitzt und eine Viskosität aufweist, die zwischen 10 und mehreren 100 cP (Centipoise)
liegt.
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Um einen Schlicker hoher Viskosität zu zerstäuben, muß eine große
Energie aufgebracht werden, die als hoher Zerstäubungsdruck auftritt. Bei den bekannten
Zerstäubungsdüsen ist zur einwandfreien Versprähung des Schlickers ein Druck erforderlich,
der zwischen 20 bis 50 atü liegt. Da nun der Schlicker auf Grund seiner Zusammensetzung
mehr oder weniger abschleifend wirkt, begünstigt dieser hohe Druck und die damit
verbundene hohe Produktgeschwindigkeit den Verschleiß an den Zerstäubungsdüsen,
wobei mit stärker werdendem Druck eine erhebliche Zunahme der Abnutzungserscheinungen
eintritt. Außerdem wird durch solch hohen Druck die Körnung insgesamt feiner.
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Im Fall der Zerstäubung keramischen Schlickers ist die Kornverteilung
relativ ungleichmäßig. Dies hat zur Folge, daß durch die unterschiedliche Körnung
auch eine unterschiedliche Restfeuchte im Endprodukt entsteht, was sich insbesondere
beim Pressen von Wand-und Bodenplatten sehr nachteilig aus wirkt.
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Auch bei einer bekannten mit einem Drallkörper versehenen Zerstäubungsdüse
sind die Mittelbohrung und die Schrägschlitze am Außenumfang des Drallkörpers mit
kleinen Querschnitten versehen, was zur Folge hat, daß diese Düse bei der Zerstäubung
von Produkten von hoher Viskosität einem sehr hohen Zerstäubungsdruck ausgesetzt
ist, wodurch bei der Düse sehr bald Abnutzungserscheinungen auftreten.
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Diese Nachteile werden durch die vorliegende Erfindung beseitigt,
deren Aufgabe darin besteht, den Zerstäubungsvorgang mit einem verhältnismäßig niedrigen
Druck durchzuführen, wodurch auch die Abnutzungserscheinungen an den Zerstäubungsdüsen
wesentlich verringert werden und die I Körnung gleichmäßiger ausfällt.
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Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Innenraum
der Zerstäubungsdüse dem Drallkörper ein kappenförmiger Leitkörper mit tangentialen
Bohrungen vorgeordnet ist, dessen Bohrungen in den Kappenhohlraum münden und einen
größeren Gesamtquerschnitt haben als Bohrung und Schrägschlitze des Drallkörpers.
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Durch die mit großem Querschnitt versehenen Bohrungen des Leitkörpers
erniedrigt sich der Druckverlust, und es ist nunmehr möglich, das zu zerstäu-
bende
Produkt mit einem viel geringeren Druck als bisher der Zerstäubungsdüse zuzuführen.
Dies hat zur Folge, daß auch der Verschleiß an der Düse infolge des verhältnismäßig
niedrigen Druckes von beispielsweise 5 bis 10 atü auf ein Mindestmaß reduziert wird.
Ferner kann trotz des geringen Druckes der Gutstrom mit etwa derselben Geschwindigkeit
die Mündung der Zerstäubungsdüse passieren und hierbei zu einem Sprühkegel zerrissen
werden, als bei den bekannten Zerstäubungsdüsen, die wegen der engen Querschnitte
und den damit verbundenen hohen Druckverlusten einem Druck zwischen 20 bis 50 atü
ausgesetzt werden müssen. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß nunmehr wegen
der Druckerniedrigung billigere Pumpen benutzt werden können. Die bisher erforderlichen
Hochdruckpumpen können somit in leichterer Ausführung verwendet oder durch andere
billigere Pumpen ersetzt werden.
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Die Erfindung kann ferner gekennzeichnet sein durch wenigstens zwei
höhen- und seitenversetzte, horizontale oder geneigte Bohrungen im Leitkörper, die
zueinander symmetrisch oder unsymmetrisch zum Kappenhohlraum des Leitkörpers angeordnet
sind.
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Die Anzahl der Bohrungen sowie deren Lage im Leitkörper richtet sich
vor allem nach der Konsistenz des zu verarbeitenden Produktes. So genügen zwei Bohrungen
bei dünnflüssigen Produkten, während bei etwas zähflüssigen Produkten beispielsweise
drei oder noch mehr Bohrungen vorhanden sein müssen, damit trotz des dickflüssigen
Gutstromes keine Druckerhöhung beim Eintritt in die Zerstäubungsdüse erforderlich
ist, sondern der verhältnismäßig niedrige Druck von z. B. 5 bis 10 atü beibehalten
werden kann.
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Ebenso verhält es sich bei der Lage der für die Drallaufprägung des
Gutstromes vorgesehenen Bohrungen zueinander. Während bei stark pastösem Produkt
eine zueinander symmetrische und horizontal verlaufende Anordnung der Bohrungen
vorhanden ist, kann bei leichtflüssigem Produkt eine zueinander unsymmetrische sowie
mehr oder minder geneigte Lage der Bohrungen vorgesehen sein.
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Da die Schrägschlitze und die Mittelbohrung des Drallkörpers gegenüber
den Bohrungen im Leitkörper kleinere Durchmesser aufweisen, wird dem Gutstrom, der
durch den Leitkörper eine Drallbewegung erhält, beim Durchgang durch die Öffnungen
des Drallkörpers eine weitere Steigerung der Drallbewegung zuteil.
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Nach einem weiteren Merkmal kann die Erfindung gekennzeichnet sein
durch einen ringförmigen Absatz in der Leitkörperinnenwand, an dessen Kante der
Drallkörper anliegt.
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Ein Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung ist an Hand von fünf
Zeichnungen dargestellt und beschrieben. Es zeigt Fig. 1 einen Längsschnitt durch
eine Zerstäubungsdüse mit einem Dralleinsatz, Fig. 2 einen Schnitt nach der Linie
II-II der Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt nach der Liniem-III der Fig. 1, F i g. 4
einen Längsschnitt durch einen Leitkörper und F i g. 5 einen Querschnitt durch einen
Leitkörper.
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Im Inneren der Zerstäubungsdüse 1 befindet sich ein Dralleinsatz,
der aus einem Leitkörper 2 und einem Drallkörper 3 besteht. Der Leitkörper 2 ist
mit tangentialen höhen- und seitenversetzt angeordneten
durchgehenden
Bohrungen 4 und 5 versehen. Der Drallkörper 3, der an einer Kante 6 eines ringförmigen
Absatzes der Leitkörperinnenwand anliegt, hat mehrere Schrägschlitze 7 bis 10 sowie
eine Mittelbohrung 11. An dem Drallkörper 3 schließt sich ein Mündungseinsatz 12
an, dessen Öffnungl3 in Verlängerung der Achse der Mittelbohrung 11 des Drallkörpers
3 liegt. Die Zerstäubungsdüse 1 wird durch einen Schraubverschluß 14 verschlossen,
wobei durch ein Rohr 15 das zu zerstäubende Produkt in den Innenraum 17 der Zerstäubungsdüse
1 gelangt. An dem Schraubverschluß 14 liegt eine Spiralfeder 16 an, die den Dralleinsatz
andrückt und in seiner Lage festhält.
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Der in F i g. 4 dargestellte Leitkörper 2 zeigt in ausgezogenen Strichen
horizontal verlaufende Bohrung gen 4 und 5 und in unterbrochenen Strichen geneigt
angeordnete Bohrungen, während F i g. 5 die gegenüber Fig. 2 unsymmetrische Lage
der Bohrungen, die ebenfalls horizontal oder geneigt verlaufen können, veranschaulicht.
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Die Wirkungsweise dieses Dralleinsatzes ist wie folgt: Durch das
Rohr 15 im Schraubverschluß 14 gelangt das zu zerstäubende flüssige bis pastöse
Produkt, wie beispielsweise, Porzellan, Steatit, Kaolin od. dgl., in den Innenraum
17 der Zerstäubungsdüse 1 und von dort durch die Bohrungen 4 und 5 in den Kappenhohlraum
18 des Leitkörpers 2. Da die beiden Bohrungen 4 und 5 einen verhältnismäßig großen
Querschnitt aufweisen, treten nur geringe Druckverluste auf, so daß es hierdurch
möglich ist, das Produkt mit einem niedrigen Druck von z. B. 5 bis 10 atü der Zerstäubungsdüse
zuzuführen. Durch die höhen- und seitenversetzte Anordnung der Bohrungen 4 und 5
erhält das zu zerstäubende Produkt bereits innerhalb des Kappenhohlraumes 18 einen
Drall. Der im Kappenhohlraum 18 rotierende Gutstrom wird dann durch die Schrägschlitze
7 bis 10 und die Mittelbohrung 11 des Drallkörpers 3 gedrückt. Da die Schrägschlitze
7 bis 10 und die Mittelbohrung 11 einen kleineren Durchmesser als die im Leitkörper
2 befindlichen Bohrungen 4 und 5 aufweisen, erhält der sich bereits in Drehung befindliche
Gutstrom beim Durchgang durch die Schrägschlitze 7 bis 10 des Drallkörpers 3 eine
weitere Steigerung der Drallbewegung. Nach Passieren der Schrägschlitze 7 bis 10
und der Mittelbohrung 11 gelangt der Gutstrom in den Raum 19 des Mündungseinsatzes
12. Durch die hohe Energie der Drallbewegung wird der Gutstrom beim Austritt aus
der Öffnung 13 des Mündungseinsatzes 12 zu einem Sprühkegel zerrissen, der infolge
der Mittelbohrung 11 im Drallkörper 3 als Vollkegel ausgebildet ist.
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Da wegen der Zusammensetzung des keramischen Produktes die Zerstäubungsdüsen
Abnutzungserscheinungen unterworfen sind, werden diese aus verschleißfesten Hartmetallen,
wie z. B. Widia, Aluminiumoxyd u. dgl., hergestellt. Obwohl die Bearbeitung von
Harttnetallen im allgemeinen schwierig ist,
besteht bei dem Dralleinsatz gemäß der
ErEindung der Vorteil, daß sich dieser infolge seines einfachen Aufbaues leichter
verarbeiten läßt.
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Da der Drallkörper des Dralleinsatzes eine Mittelbohrung aufweist,
kann der Gutstrom als Vollkegel versprüht werden, wodurch gegenüber den bekannten
mit Hohlkegel sprühenden Düsen pro Zeiteinheit eine wesentlich größere Menge versprüht
werden kann, die beispielsweise in der Größenordnung von 300 1 je Stunde gegenüber
1001 je Stunde beim Hohlkegel liegt.
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Ein weiterer Vorteil ist durch den Dralleinsatz gemäß der Erfindung
dadurch gegeben, daß ein sehr gleichmäßiges staubfreies Pulver entsteht, dessen
Korngröße hauptsächlich im Bereich von 100 bis 200 0 liegt. Diese enge Kornverteilung
ist wegen der notwendigen gleichmäßigen Restteuchteverteilung in den einzelnen Partikeln
äußerst wichtig.
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Der Dralleinsatz wird nicht nur bei der Verarbeitung von flüssigen
bis pastösen keramischen Produkten eingesetzt, sondern es können selbstverständlich
auch noch andere als Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen od. dgl. vorliegende
Produkte, wie beispielsweise Extrakte, Blut, Gerbstoffe, Kaffee, Leime, Milchprodukte,
Phosphate, Tee, Waschmittel und vieles mehr, verwendet werden, wobei durch die vorteilhafte
Ausbildung des Dralleinsatzes die Möglichkeit gegeben ist, mit einem verhältnismäßig
geringen Druck zu arbeiten, wodurch die Abnutzungserscheinungen an der Zerstäubungsdüse
wesentlich geringer sind, als bei den bekannten mit hohem Druck arbeitenden Zerstäubungsdüsen.