DE2252218C2 - Vorrichtung zum Zerstäuben eines Fluids - Google Patents
Vorrichtung zum Zerstäuben eines FluidsInfo
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Description
tj richtung leicht und schnell gesteuert werden ohne nach-"
teiJige Beeinflussung der Güte der Zerstäubung. Bei der
erfindungsgemäß ausgebildeten Vorrichtung brauchen der Ausströmkanal und die Austrittsöffnung nicht eng
ausgebildet zu sein, wodurch sich der Vortsii ergibt, daß im Fluidstrom evtL vorhandene Partikel und Verunreinigungen
nicht zu einer Verstopfung führen können. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist so ausgebildet, daß
' zusätzlich ein Schall- bzw. Ultraschallfeld erzeugt wer-■ den kann, durch das die Verdampfung oder die Reaktion
von Flüssigkeitstropfen bei bestimmten Vorgängen erhöht werden kann. Da die Durchflußmenge des Fluids
κ gering sein kann und auch die Leistungsaufnahme der Vorrichtung gering ist, ist es möglich, mit Hilfe der erfinc
dungsgemäßen Vorrichtung kleinere Kompressoren h oder Gebläse zur Zufuhr des Fluids einzusetzen. Bei der
erfindungsgemäßen ausgebildeten Vorrichtung wird die Zerstäubung nicht nur durch einen Verwirbelungs- und
, Mischvorgang der Fluide bewirkt, sondern zusätzlich erheblich verbessert durch das Auftreffen des Fluids auf
die Prallkörperteile.
Vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen der : erfindungsgemäßen Aufgabenlösung sind in den Unteransprüchen
gekennzeichnet.
Die Erfindung soll nun anhand der Zeichnung, in der ein Ausführungsbeispiel dargestellt ist, näher erläutert
\ werden. Es zeigt
F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in auseinandergezogener
Darstellung,
F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt der Ausführungsform nach F i g. 1 im zusammengesetzten Zustand und
F i g. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 der Vorrichtung nach F i g. 2.
Die in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung weist ein in etwa kubisch geformtes Gehäuse 10 mit einer
Fluidkammer 12 auf, die sich von einer öffnung 14 in einer Seite 16 des Gehäuses 10 axial in das Gehäuse
hinein erstreckt Das Gehäuse 10 weist ferner ein aufrechtes Gewindeteil 18 mit einem exzentrisch gebohrten
Kanal 22 auf, der im wesentlichen tangential in die Fluidkammer 12 einmündet. Das Gewindeteil 18 weist
ein Gewinde 24 zur Aufnahme einer Leitung o. ä. (nicht gezeigt) zum Zuführen eines Gases, z. B. Luft oder
Dampf, zum Kanal 22 auf, aus dem das Gas tangential in die Fluidkammer 12 einströmt, so daß in dieser Fluidkammer
ein Wirbelstrom entsteht. Das Gehäuse 10 weist einen Fluidkanal 26 auf, der mit der Fluidkammer
12 in Verbindung steht und in den ein Rohranschluß 30, über den Flüssigkeit zuführbar ist, eingesetzt ist, der mit
dem Gehäuse 10 bei 32 verschweißt ist. Dieser Anschluß 30 weist einen Kanal 33 auf und vorzugsweise ein Gewinde
34 zum Anschließen einer Leitung (nicht gezeigt) zur Zuführung von Flüssigkeit, wie Wasser, die vermittels
der Vorrichtung zerstäubt werden soll. Diese Flüssigkeit wird dem in axialer Richtung herumwirbelnden
Gas in der Fluidkammer 12 zugeführt.
Das Ende der Fluidkammer 12 in der Nähe der öffnung 14 ist mit einem Innengewinde 36 zur Aufnahme
eines Dosier-Schraubeinsatzes 38 versehen. Der Dosier-Schraubeinsatz 38 weist eine sich in axialer Richtung
erstreckende Bohrung 40 auf. Die Bohrung 40 verjüngt sich von der Fluidkammer 12 ausgehend in einem ersten
Abschnitt 44 bis zu einem verjüngten Ende 42 und weist einen sich daran anschließenden sich erweiternden äußeren
Abschnitt 46 auf. Hierdurch wird erreicht, daß die Strömungsgeschwindigkeit des Fluids wegen des bis
zum Ende 42 abnehmenden Strömungsquerschnittes ständig zunimmt und beim Einströmen in den Abschnitt
46 und Ausströmen aus der Bohrung 40 expandiert Die kegelförmige Erweiterung des Abschnittes 46 legt dabei
den Zers'äubungswinkel fest
In der Fluidkammer 12 ist ein Prallkörper 48 angeordnet,
der eine axial angeordnete Achse 50 aufweist, an deren stromaufwärts befindlichem Ende ein erster Prallkörperteil
in Form einer flachen Scheibe 52 angeordnet ist, in deren Bereich eine erste Aufprallzone A gebildet
ίο wird. Diese erste Aufprallzone befindet sich zwischen
der Austrittsöffnung und den Kanälen 22 und 33. Die Scheibe 52 weist mehrere radial davonwegstrebende
Prallarme 54 auf. Hierdurch wird die Zerstäubung verbessert Die Prallarme 54 liegen auf einer Ringschulter
56 des siromaufwärts angeordneten Endes des Dosier-Schraubeinsatzes
auf, um den Prallkörper zentral ausgerichtet zu halten.
Am anderen stromabwärtigen Ende der Achse 50 des Prallkörpers 48 befindet sich ein zweiter Prallkörperteil
58 in Form einer Platte 60. Hierdurch wird eine zweite Aufprallzone B gebildet Die Achse 50 des Prallkörpers
48 verjüngt sich von der Scheibe 52 bis zur Platte 60. Die Platte 60 ist vor der Austrittsöffnung 41 mit geringem
Abstand dazu angeordnet
Der Querschnitt des Ringkanals in der Bohrung 40 zwischen der Außenfläche der Achse 50 und der Innenwand
64 der Bohrung 40 des Dosier-Schraubeinsatzes ist etwas geringer als der Querschnitt der Fluidkammer
12. Durch diese Ausbildung wird die Geschwindigkeit der herumwirbelnden Mischung aus Gas und Flüssigkeit
erhöht, sobald diese Mischung den ringförmigen Kanal passiert, wodurch eine weitere Erhöhung der Turbulenz
der Mischung auftritt, was wiederum eine Verstärkung der Zerstäubung bewirkt. Durch Änderung des Quer-Schnitts
des Ringkanals der Bohrung 40 kann der Durchsatz und der Zerstäubungsgrad verändert werden. Dies
kann einfach dadurch geschehen, daß ein anderer Dosier-Schraubeinsatz mit anderen Bohrungsabmessungen
und/oder ein anderer Prallkörper mit anderen Abmessungen eingesetzt wird.
Die Wirkungsweise der vorgehend beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt: Gas, wie Luft oder Dampf,
wird der Fluidkammer 12 über den Kanal 22 zugeführt. Da der Kanal 22 in die Fluidkammer 12 im wesentlichen
tangential einmündet, erhält man einen in dieser Kammer herumwirbelnden Gasstrom. Diesem Gasstrom
wird über den Kanal 33 die zu zerstäubende Flüssigkeit zugeführt, die sich in der Fluidkammer 12 mit dem Gas
vermischt und zusammen mit dem Gas in dieser Kammer herumgewirbelt wird. Die herumwirbelnde Mischung
aus Gas und Flüssigkeit prallt auf den ersten Prallkörper 52,54, durchströmt dann den Ringkanal in
der Bohrung 40, in der die Strömungsgeschwindigkeit zunimmt, und expandiert dann in dem sich nach außen
erweiternden Abschnitt 46 des Kanals 40. Danach strömt die Gas/Flüssigkeitsmischung aus der Austrittsöffnung heraus. Hierdurch wird eine weitere Verwirbelung
und Vermischung bewirkt, was die Güte der Zerstäubung weiter erhöht. Schließlich trifft die austretende
herumwirbelnde Gas/Flüssigkeitsmischung auf den zweiten Prallkörper 58, durch den die Zerstäubung eine
weitere verstärkung erfährt.
Der Grad der Zerstäubung der Flüssigkeit kann durch Steuerung des Gas/Flüssigkeitsverhältnisses über
einen weiten Bereich von Durchflußmengen variiert werden. Wenn ein bestimmter Gasdruck eingestellt ist
und die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit geändert wird, ändert sich auch der Gasdruck, und zwar
derart, daß die verfügbare Energie aus dem Gasdruck
eine im wesentlichen gleichbleibende Zerstäubungsgüte
ergibt Durch diesen Effekt kann auf die üblichen Steuerungsvorrichtungen, wie Gasventile u. a. zur Steuerung
des Gasdruckes verzichtet werden. 5
eine im wesentlichen gleichbleibende Zerstäubungsgüte
ergibt Durch diesen Effekt kann auf die üblichen Steuerungsvorrichtungen, wie Gasventile u. a. zur Steuerung
des Gasdruckes verzichtet werden. 5
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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65 m
Claims (9)
1. Vorrichtung zum Zerstäuben eines Fluids, das spruchs 1.
über eine erste Zuleitung einer Fluidkammer zuführ- Der Anwendungsbereich solcher Vorrichtungen ist
bar ist, mit einer zweiten Zuleitung für ein zweites 5 groß. Es seien nur einige beispielhaft erwähnt, wie
Fluid, das dem ersten Fluid über wenigstens einen Wasserkühlung, Belüftung, Abschreckvorgänge, Sprüh-Kanal
zumischbar ist, der zur Erzielung einer Wirbel- vorrichtungen in der Landwirtschaft, Sprühtrocknung.
bewegungexzentrischindieFluidkammereinmündet, Außerdem werden solche Vorrichtungen eingesetzt, um
die einen Ausströmkanal mit einer Austrittsöffnung Verunreinigungen zurückzuhalten, beispielsweise bei
aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der io Staubsammlern, bei der Abgasreinigung und bei der
Ausströmkanal (44) zur Austrittsöffnung (41) hin ver- Verdampfungskühlung. Es handelt sich hierbei im we·
jungt ausgebildet ist, daß in der Fluidkammer (12) ein sentlichen um Anwendungsbereiche, bei denen eine ho-Prallkörper
(48) angeordnet ist der einen ersten zwi- he Durchflußmenge und eine feine Zerstäubung bei gesehen
der Mündung des Kanals (22) und der Austritts- ringen Drücken erforderlich ist
öffnung(41)angeordnetenPrallkörperteil(52,54)und is Die US-PS 18 26 776 betrifft eine Vorrichtung zum
einenstromabwärts.mitAbstandzumerstenPrallkör- Zerstäuben von flüssigen Brennstoffen, insbesondere
perteil und stromabwärts vom verjüngten Ende (42) zum Einsatz bei Brennern. Diese bekannte Vorrichtung
des Ausströmkanals (44) im Bereich der Austrittsöff- weist eine mehrteilige Brennstoffkammer auf. Die: ein-
nung (41) angeordneten zweiten Prallkörperteil (58) zelnen Kammerteile sind durch Lochscheiben voneinan-
aufweist 20 der getrennt Brennstoff tritt über eine axiale Zuleitung
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- in die Brennstoffkammer ein.
zeichnet, daß der Kanal (22) im wesentlichen tangen- Die Brennstoffkammer ist umgeben von einer Ring-
tial in die Fluidkammer (12) einmündet kammer, in die Luft oder ein Luft-/Gasgemisch einblas-
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- bar ist Die Ringkammer ist mit der Brennstoffkammer
zeichnet, daß der zweite Prallkörperteil (58) strom- 25 durch radiale und tangential in die Brennstoffkammer
abwärts, beabstandet zur Austrittsöffnung (41) ange- mündende Kanäle verbunden. Durch die über die Kanäordnetist
Ie einströmende Luft erfolgt eine Durchmischung und
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Verwirbelung des Brennstoffes in der Brennstoffkamzeichnet,
daß der Prallkörper (48) eine axial in der mer. Für die Zerstäubung, vorliegend genauer für die
Fluidkammer (12) angeordnete Achse (50) aufweist, 30 Zerteilung des Brennstoffstromes in mehrere Teilströan
deren stromaufwärts befindlichen Ende der erste me sind lediglich die die einzelnen Kammerabschnitte
Prallkörperteil (48) angeordnet ist, der aus einer fla- voneinander trennenden Lochscheiben vorgesehen. Die
chen Scheibe (52) mit mehreren radial davon weg- Zerstäubungswirkung bzw. der Zerstäubungsgrad ist
strebenden Prallarmen (54) besteht, und daß der vermittels dieser bekannten Vorrichtung gering. Er ist
zweite Prallkörperteil (58) aus einer am anderen 35 für den vorgesehenen Zweck, eine ausreichende Durchstromabwärtigen
Ende der Achse (50) angeordneten mischung mit Luft für den Einsatz als Brenner zu erzie-Platte
(60) besteht len, ausreichend.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Durch die GB-PS 12 50 004 ist eine Sprühvorrichtung
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab- bekanntgeworden, die ein Strömungsrohr und eine Wirmessung
des ersten Prallkörperteils (52,54) im we- 40 belkammcr aufweist, durch die zentral Luft hindurchsentlichen
dem Innendurchmesser der Fluidkammer blasbar ist. Im Strömungsrohr ist eine Ablenkplatte an-(12)
entspricht, und daß die Abmessung des zweiten geordnet, die einen Teil der zu versprühenden Flüssig-Prallkörperteiles
(58) kleiner als der Querschnitt der keit in die Wirbelkammer ablenkt, in der die Flüssigkeit
Austrittsöffnung (41) ist. zirkuliert. Durch ein zentral in die Wirbelkammer ge-
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 45 führtes Rohr wird Druckluft eingeblasen, die auf der
zeichnet, daß das zu zerstäubende Fluid über einen anderen Seite der Wirbelkammer eine Düse durchim
wesentlichen axial in die Fluidkammer (12) füh- strömt und beim Durchgang durch die Wirbelkammer
renden Fluidkanal (26) zuführbar ist. Flüssigkeitstropfen mitreißt. Nachteilig ist, daß bei die-
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden ser Vorrichtung ein großer Teil der Flüssigkeit nicht
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Aus- 50 zerstäubt wird und die Zerstäubungswirkung gering
trittsöffnung (41) als sich trichterförmig nach außen ist.
erweiternde Öffnung ausgebildet ist. Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht des-
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden halb darin, eine Vorrichtung gemäß Oberbegriff des AnAnsprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aus- Spruchs 1 so auszubilden, daß Flüssigkeiten auch bei geströmkanal
(44) mit der Austrittsöffnung (41) in ei- 55 ringem Druck und großer Durchflußmenge fein zernem
auswechselbaren Dosier-Schraubeinsatz (38) stäubt werden können und daß eine Steuerung des
ausgebildet ist, der in ein in der Wandung der Fluid- Sprühwinkels und des Zerstäubungsgrades möglich ist.
kammer (12) ausgebildetes Innengewinde ein- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des schraubbar ist, und daß der Prallkörper (48) als sepa- Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.
kammer (12) ausgebildetes Innengewinde ein- Diese Aufgabe wird durch die im Kennzeichen des schraubbar ist, und daß der Prallkörper (48) als sepa- Anspruchs 1 angegebene Ausbildung gelöst.
rates auswechselbares Teil ausgebildet ist und mit 60 Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird eine
Hilfe des Dosier-Schraubeinsatzes (38) in der Fluid- sehr feine Zerstäubung hoher Qualität bei niedrigen
kammer (12) gehalten ist. Fluiddrücken und großen Fluiddurchflußmengen erzielt.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Durch Änderung des Ausströmkanales, der Austrittsöff-Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Achse nung und des Prallkörpers selbst kann der Zerstäu-(50)
des Prallkörpers (48) sich konisch zum zweiten 65 bungsgrad sowie das Sprühbild wunschgemäß einge-Prallkörperteil
(58) hin verjüngend ausgebildet ist. stellt werden, ohne daß die Durchflußmenge des Fluids
beeinflußt wird. Umgekehrt kann die Durchflußmenge des Fluids durch die erfindungsgemäß ausgebildete Vor-
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