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Verfahren und Vorrichtung zum Eindüsen flüssiger Zusätze
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in das in einem Mischer oder Mischgranulator bewegte Schüttgut Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eindüsen flüssiger Zusätze in das in einem
Mischer oder Mischgranulator befindliche und dort bewegte Schüttgut, bei dem der
flüssige Zusatz unter Ausnutzung eines Druckgefälles mittels einer Düse versprüht
und dabei in das Schüttgut eingebracht wird.
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Außerdem betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Durchführen dieses
Verfahrens mit einem zum Versprühen einer Flüssigkeit geeigneten Düsenkopf, der
am äußeren Ende einer rohrförmigen Leitung angeordnet ist.
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Zum Zugeben einer Flüssigkeit zu mehr oder weniger trockenem Schüttgut
ist es bekannt, wenn eine besonders feine Zerteilung des flüssiges Zusatzes erwünscht
ist, diesen mittels einer oder mehreren Düsen zuzugeben, um ihn beispielsweise kegelförmig
zu zerstäuben, bevor er auf das Schüttgut auftrifft. So ist es bekannt, flüssige
Zusätze mittels Einstoff- oder Mehrstoffdüsen in einen Mischer oder einen Mischgranulator
einzugeben, in welchem ein mit solchen Zusätzen zu befeuchtendes Schüttgut (Mischgut)
von Mischwerkzeugen bewegt wird. Die Zugabe kann dabei von außen durch die Wand
des Mischbehälters oder auch von innen durch die Welle erfolgen. Der Mischer oder
Mischgranulator kann im Chargenbetrieb oder auch kontinuierlich arbeiten.
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Die flüssigen Zusätze werden dabei dem Düsenkopf unter Ausnutzung
eines Druckgefälles zugeführt, gegebenenfalls im Düsenkopf miteinander vermischt
und aus der Öffnung des Düsenkopfes ausgespritzt, so daß ein Sprühbild aus fein
zerteilten
Flüssigkeitströpfchen entsteht und die Flüssigkeit daher großflächig und in feiner
Verteilung auf das Schüttgut gelangt. Es läßt sich aber nicht in allen Fällen und
bei allen flüssigen Zusätzen eine ausreichend feine Zerteilung der Flüssigkeit erzielen,
d.h. die den Düsenkopf verlassenden Flüssigkeitströpfchen sind unter Umständen noch
verhältnismäßig groß. Das ist besonders dann nachteilig, wenn stark hygroskopische
Schüttgüter zu befeuchten sind, weil zu große Tröpfchen in solchen Fällen leicht
zu einer ungleichmäßigen Befeuchtung führen, die auch nicht mehr durch den Mischvorgang
auszugleichen ist. Durch Anbackungen von Schüttgut am Düsenkopf entstehen insbesondere
bei der Verarbeitung von stark hygroskopischen Schüttgütern überfeuchte Klumpen
oder Klümpchen, die, wenn sie vom Düsenkopf abfallen, zu örtlichen Uberfeuchtungen
des Schüttgutes führen und einen negativen Einfluß auf das Kornspektrum ausüben.
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Weiterhin hat sich gezeigt, daß beim Versprühen von zum Verkleben
neigenden Flüssigkeiten und/oder beim Befeuchten von stark hygroskopischen oder
zum Verkleben neigenden Schüttgütern sich mehr oder weniger schnell am Düsenkopf
Materialansätze bilden, welche die Düsenöffnung verändern und das Sprühbild beeinträchtigen
können, so daß die gewünschte feine Zerteilung und gleichmäßige großflächige Verteilung
der flüssigen Zusätze schon bald nicht mehr gewährleistet ist und der Mischer oder
Mischgranulator daher häufig gereinigt werden muß.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, beim Eindüsen flüssiger
Zusätze in Mischer oder Mischgranulatoren Anlagerungen am Düsenkopf zu verhindern,
welche das Sprühbild und/oder die Tröpfchengröße der versprühten Flüssigkeit beeinträchtigen
können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem Verfahren der eingangs
genannten Art dadurch gelöst, daß um die Düse und das von dieser ausgehende Sprühbild
eine Hülle aus Gas wie Luft geblasen wird. Dadurch werden einerseits Material-oder
Schmutzanlagerungen am Düsenkopf verhindert und andererseits gewährleistet, daß
das Sprühbild in seiner gewünschten Form erhalten bleibt oder sogar noch verbreitert
bzw. stärker aufgefächert wird, weil der den Schutz gewährleistende Gasmantel die
Düse und das von dieser ausgehende Sprühbild einhüllt, ohne das Sprühbild zusammenzudrücken.
Benutzt man zum Erzeugen der Schutzhülle bzw. des Gasmantels Luft, sind die für
den Schutz der Düse erforderlichen Aufwendungen gering und stehen in keinem Verhältnis
zu den Kosten, die durch häufiges Reinigen der Düse erforderlich wären. Bei Verarbeitung
von beispielsweise steril zu haltenden Gütern kann die Schutzhülle auch aus inertem
Gas gebildet werden. Die dadurch entstehenden zusätzlichen Kosten sind ebenfalls
vertretbar, weil sie deutlich niedriger sind als die sonst durch häufiges Anhalten,
Reinigen und erneutes Sterilisieren der Mischmaschine anfallenden Kosten.
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Gemäß einer bevorzugten praktischen Ausführungsform der Erfindung
wird die Gashülle mit regulierbarem Druck und regulierbarer Strömungsgeschwindigkeit
des Gases in einem das Sprühbild geschlossen umgebenden Düsenstrahl ausgeblasen.
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Auf diese Weise läßt sich das Sprühbild in seiner Fächerung modifizieren
und auch die Tröpfchengröße in gewissen Grenzen variieren, so daß man ein mehr oder
weniger breites Sprühbild und eine geringere Tröpfchengröße als bisher möglich erzielt.
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Weiterhin wird die Aufgabe der Erfindung bei einer Vorrichtung der
eingangs genannten Gattung dadurch gelöst, daß die den Düsenkopf am äußeren Ende
tragende rohrförmige Leitung im Bereich dieses äußeren Endes mit einer sie im Abstand
umgebenden Hülse versehen ist, die im Bereich des Düsenkopfes ein beispielsweise
verjüngtes offenes Ende aufweist und mit
einer Zufuhr für unter
Druck stehendes Gas versehen ist.
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Die den Düsenkopf und das von diesem ausgehenden Sprühbild umhüllende
Gashülle bzw. der Gasmantel wird also ebenso wie der flüssige Zusatz aufgrund eines
Düseneffektes ausgeblasen und bildet dementsprechend ähnlich wie die aus dem Düsenkopf
austretende Flüssigkeit ein sich nach außen aufweitendes Sprühbild, der das Sprühbild
der Flüssigkeit umhüllt und es sogar noch auseinanderziehen kann, wenn der Zufuhrdruck
für das Schutzgas entsprechend eingestellt ist.
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Gemäß einer praktischen Ausführungsform der Erfindung ist die Hülse
ein Rohr mit einem konisch verjüngtenKopf und einem als Führung ausgebildeten hinteren
Ende, das eine Dichtung enthält und auf der den Düsenkopf tragenden Rohrleitung
verschiebbar sitzt. Dabei ist die auf der Rohrleitung axial verschibebar geführte
Hülse zweckmäßig gegenüber der Leitung arretierbar. Somit kann man durch axiales
Verschieben der Hülle auf der rohrförmigen Leitung die Form des von der Hülle abgegebenen
hohlkegelförmigen Düsenstrahles in gewissen Grenzen verändern und beeinflussen.
Die Einstellung erfolgt aber zweckmäßig nur bei der Montage der Vorrichtung, weil
eine Möglichkeit zum ständigen Nachstellen die Gefahr von Fehleinstellungen in sich
birgt.
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Durch die Erfindung erhält man in einfacher und wirtschaftlich vertretbarer
Weise einen guten Schutz von in Mischern oder Mischgranulatoren eingesetzen Düsen
bzw. Düsenköpfen gegen unerwünschte Materialanlagerungen, welche die Düse mit der
Zeit verstopfen bzw. deren Sprühbild ungünstig verändern können, weil das um die
Düse herumgeblasene Gas wie Luft auch sich der Düse nähernde Feststoffpartikel wegbläst
und sich auf der Oberseite des Düsenkopfes eventuell ablagernde Flüssigkeitströpfchen
mitreißt. Dementsprechend brauchen derart ausgebildete Düsenvorrichtungen, die beispielsweise
in Mischern für kontinuierlichen oder Chargenbetrieb verwendet werden, nur selten
gereinigt zu werden, so daß die für eine Reinigung erforderlichen Stillstandszeiten
derart
ausgerüsteter Maschinen gesenkt werden können. Auch sind
keine örtlichen Überbefeuchtungen des Mischgutes zu befürchten, da die zugegebenen
Flüssigkeiten äußerst fein und gleichmäßig zerteilt abgegeben werden.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß
ausgestatteten Düse in einem Längsschnitt dargestellt.
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Die Düse besteht im wesentlichen aus einer rohrförmigen Leitung 1
und einer deren äußeres Ende im Abstand konzentrisch umgebenden rohrförmigen Hülse
2. In das äußere Ende der rohrförmigen Leitung 1 ist ein nach außen abgerundeter
Düsenkopf 3 eingeschraubt, der eine in der Zeichnung nicht dargestellte Durchgangsbohrung
enthält, um unter Ausnutzung eines Druckgefälles durch die Leitung 1 herangeführtes
fließfähiges Material wie eine Flüssigkeit auszusprühen. Das Aussprühen kann dabei
unter erhöhtem Druck in einen Mischbehälter erfolgen, in dem normaler Atmosphärendruck
herrscht, oder auch in einen Unterdruckbehälter aufgrund zuaufgrund Saugwirkung.
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Die Hülse 2 ist axial verschiebbar auf der Leitung 1 angeordnet und
zu diesem Zweck am hinteren Ende mit einer Manschette 6 versehen, die mit Gleitsitz
auf der als Führungsfläche ausgebildeten Oberfläche der Leitung 1 sitzt und einen
Dichtungsring 5 enthält. Mehrere durch die Wand der Hülse 2 geschraubte Gewindestifte
4 können gegen die Oberfläche der Leitung 1 drücken, um die Hülse 2 gegenüber der
Leitung 1 und damit gegenüber dem Düsenkopf 3 zu arretieren.
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Ein an die Hülse 2 angeschlossener Rohrstutzen 7 dient zum Einleiten
von unter Druck stehendem Gas wie Luft in den zwischen der Leitung 1 und der Hülse
2 befindlichen ringförmigen Hohlraum 8. Der Rohrstutzen 7 ist am äußeren Ende mit
widerhakenartigen Schultern 9 zum Aufstecken eines Schlauches versehen, während
die Leitung 1 am äußeren Ende ein Außengewinde 10 zum Anschrauben an eine Zufuhrleitung
aufweist.
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Am äußeren Ende der Hülse 2 ist ein sich kegelstumpfförmig verjüngender
Aufsatz 11 angebracht, der eine Öffnung 12 aufweist, die zwar wesentlich weiter
als die Öffnung des Düsenkopfes 3, jedoch enger als der größte Außendurchmesser
des abgerundeten Düsenkopfes 3 ist. Zwischen dem Aufsatz 11 und der Oberfläche des
Düsenkopfes 3 befindet sich ein düsenförmiger Ringspalt 13, dessen geringste Weite
durch axiales Verstellen der Hülse 2 gegenüber dem Rohr 1 bzw.
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dem Düsenkopf 3 verändert und eingestellt werden kann.
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Im Betrieb wird durch die Leitung 1 zu versprühendes Strömungsmittel
zugeführt, wobei es sich um eine Flüssigkeit oder auch ein Mehrstoffgemisch handeln
kann. Dieses Strömungsmittel verläßt den Düsenkopf 3 in Form eines sich mit zunehmendem
Abstand vom Düsenkopf erweiternden Sprühbildes 14. Gleichzeitig wird durch den Rohrstutzen
7 unter höherem Druck wie am Auslaßende der Düse stehendes Gas wie beispielsweise
Luft zugeführt, welche sich im ringförmigen Raum 8 gleichmäßig verteilt und diesen
durch den verengten Ringspalt 13, der die Wirkung einer zur Längsachse des Sprühbildes
gerichteten Düse hat, verläßt. Da sich die engste Stelle des Ringspaltes 13 jedoch
im Abstand von der Öffnung 12 des Aufsatzes 11 innerhalb der Hülle 2 befindet, entspannt
sich das durch den Ringspalt 13 hindurchtretende Strömungsmittel, bevor es aus der
Auslaßöffnung 12 austritt.
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Dadurch wird der Gas strahl nach außen umgelenkt und bildet eine sich
mit zunehmendem Abstand von der Düse erweiternden Hülle 15, die das aus dem Düsenkopf
3 austretende Sprühbild vollständig einhüllt und sogar die Breite dieses Sprühbildes
und die Tröpfchengröße in demselben beeinflussen kann. Alle aufgrund des Saugeffektes
im Bereich des Düsenkopfes 3 von der Seite angesaugten Fremdkörper wie beispielsweise
Partikel des zu befeuchtenden Schüttgutes werden von der aus Gas gebildeten Schutzhülle
15 mitgerissen und von der Düse weggetragen, bevor sie den Düsenkopf 3 erreichen
können.
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Somit ist der Düsenkopf 3 im Betrieb sicher gegen Materialanlagerungen,
beispielsweise Ablagerungen des zu benetzenden Schüttgutes geschützt. Aber auch
sich auf der Außenseite des
Düsenkopfes 3 ablagernde Flüssigkeitströpfchen
werden mitgerissen und können daher keine größeren Tropfen bilden, die zu einer
ungleichförmigen Befeuchtung des Mischgutes führen könnten.
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Die vorstehend beschriebene und in der Zeichnung gezeigte Düsenvorrichtung
hat sich beispielsweise beim Befeuchten von so stark hygroskopischen Materialien
wie Dextrin in einem geschlossenen Mischbehälter bestens bewährt. Dextrin ist ein
beim Zusammentreffen mit Feuchtigkeit stark zum Kleben neigendes Material. Bei Verwendung
der oben beschriebenen Düsenvorrichtungen konnte das Dextrin jedoch ohne Klumpenbildung
und ohne Verschmutzung der Düsen im Mischer gleichmäßig befeuchtet werden.
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Obwohl die Erfindung vorstehend anhand jeweils nur einer Düse oder
Düsvorrichtung erläutert worden ist, versteht es sich, daß ein Mischer oder Mischgranulator,
in welchem mehr oder weniger trockenes Schüttgut befeuchtet werden soll, auch mit
mehreren Düsen oder Düsvorrichtungen dieser Art ausgestattet werden kann, ebenso
wie es mögl'ich ist, die Düsen sowohl an der Behälterwand als auch an der Welle
des Mischers oder Mischgranulators oder auch sowohl an der Behälterwand als auch
der Welle anzubringen.