DE3040215A1 - Vorrichtung zum transport von fluessigkeitstroepfchen durch einen an einem ende offenen raum - Google Patents

Description

• Beschreibung
• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeitströpfchen durch einen an einem Ende offenen, vorzugsweise zylindrischen Raum,wobei an der dem offenen Ende gegenüberliegenden Seite ein Einlass für die Tröpfchen vorgesehen ist.
• Es ist bekannt, mit Hilfe einer Gasströmung Tropfen von einem Punkt zu einem anderen Punkt längs einer in der Regel geradlinigen Bahn zu transportieren, wobei die Transportstrecke so bemessen ist, dass die Tropfen bei ihrer Bewegung längs dieser Strecke chemisch reagieren oder eine physikalische Veränderung verfähren, z. B. Verdampfen. Vorzugsweise werden die Flüssigkeitströpfchen durch einen zylindrischen Raum bewegt, wobei die Richtung und die Starke der Gasströmung so gewählt sein müssen, dass die Tröpfchen während ihrer Bewegung durch den zylindrischen Raum mit der Innenseite der Zylinderwandung nicht in Kontakt kommen.
• Dadurch sollen Ablagerungen an der Zylinderinnenwandung vermieden werden, die den Tröpfchentransport ungünstig beeinflussen.
• Das Anwendungsgebiet derartiger Vorrichtungen ist sehr vielseitig. Bevorzugt eignet sie sich für Trocknungsprozesse, Verbrennungsprozesse oder dgl., bei denen eine Verdampfung der transportierten Tröpfchen während einer bestimmten Strecke von Bedeutung ist.
• Bei den bekannten Lösungen werden die Tröpfchen von einer geradlinigen Strömung durch den Raum getragen, wobei die Länge des Reaktionsraumes dann abhängig ist von der Grösse und den chemischen sowie physikalischen Eigenschaften der zu transportierenden Gröpfchen. Meist werden die Tröpfchen in einem vollen" Tröpfchenschwarm durch den Reaktionsraum getragen. Um einen Kontakt der Tröpfchen mit der Innenwandung des Reaktionsraumes tu vermeiden, wird längs der Innenwandung eine Gasströmung geführt, die die Tröpfchen von der Innenwandung des Reaktionsraumes abhalten soll. Es wurde dabei auch vorgeschlagen, der Gasströmung noch eine Rotationsbewegung um die Längsachse des Reaktionsraumes zu überlagern, um eine Ablagerung von Tröpfchen noch sicherer zu vermeiden.
• Es ist jedoch nicht vorgesehen, dass die Rotationsbewegung der Gasströmung auf die Tröpfchen des Tröpfchenschwarms übertragen wird. Die Tröpfchen des Tröpfchenschwarms bewegen sich vielmehr nach wie vor längs einer geradlinigen Bewegungsbahn etwa parallel zur Längsachse des Reaktionsraumes durch diesen hindurch.
• Da in der Regel eine bestimmte Verweilzeit der Flüssigkeitströpfchen im Reaktionsraum verlangt wird, so dass innerhalb des Reaktionsraumes gewünschte chemische oder physikalische Reaktionen ablaufen können, müssen die bekannten Reaktionsräume relativ lang gebaut werden. Der artig lang gebaute Reaktionsräume haben zum einen den Nachteil, dass der Materialaufwand, das Gewicht und der Platzbedarf entsprechend gross sind, zum anderen, dass auf Grund der vergrösserten Seitenwandung des Reaktionsraumes auch die Wärmeübertragung sverluste und Wärmestrahlungsverluste entsprechend gross sind.
• Der vorliegenden Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die trotz sehr kurzer Baulänge zu einer Erhöhung der Aktivität der Flüssigkeitströpfchen im Reaktionsraum führt.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass - im radialen Abstand vor dem Tröpfcheneinlass Öffnungen für den Eintritt eines Gases in den Raum angeordnet sind, wobei die Öffnungen so ausgebildet sind, dass sie dem in den Raum strömenden Gas eine schraubenförmige bzw. Swirl-Bewegung durch diesen aufprägen, uqd dass - im Abstand vor dem Tröpfcheneinlass ein Verteilerkörper vorgesehen ist, der zur verbesserten radialen Auffächerung und Gleichverteilung über den Raumquerschnitt der in den Raum eingeleiteten Tröpfchen dient.
• Bei der erfindungsgemässen Lösung erfolgt unmittelbar hinter dem Tröpfcheneinlass eine innige und über den Raumquerschnitt gleichförmige Vermischung der Tröpfchen mit dem Trägergas, das längs einer schraubenförmigen Bewegungsbahn durch den Reaktionsraum strömt. Die Tröpfchen werden also bewusst von der schraubenförmigen Gasströmung durch den Reaktionsraum transportiert. mit der Folge, dass ein sehr langer Transportweg in einem sehr kurz gebauten Reaktionsraum erhalten wird.
• Der Verteilerkörper gewährleistet eine noch intensivere radiale Auffächerung der eingeleiteten Tröpfchen, insbesondere eine Gleichverteilung über den Raumquerschnitt, so dass ein Zusammenwachsen der Tröpfchen an einzelnen Stellen wirksam vermieden wird. Gleichzeitig begünstigt der Verteilerkörper die oben erwähnte Rotationsbewegung bzw. -strömung der Tröpfchen durch den Reaktionsraum.
• Um eine zusätzliche Verlängerung der Transportstrecke der Tröpfchen durch den Reaktionsraum zu erhalten, kann der Gas strömung längs der schraubenförmigen Bewegung durch den Reaktionsraum noch eine zusätzliche Rotationsbewegung aufgeprägt bzw. überlagert werden, d. h. eine Rotation um der eigenen Bewegungsvektor.
• Vorzugsweise treten die Tröpfchen im Bereich der gedachten Achse der schraubenförmigen Gas strömung - bei einem zylindrischen Raum also im Bereich der Längsachse desselben - in den Raum bzw. Reaktionsraum ein.
• Die Gaseintrittsöffnungen befinden sich vorzugsweise an der den Raum seitlich begrenzenden Seitenwandung. Dabei erstrecken sich die Öffnungen schräg zur Radialen und vorzugsweise in Richtung zum offenen Ende des Reaktionsraumes hin. Die Offnungen können als Düsen ausgebildet sein, deren Strahlrichtung veränderbar ist. Dadurch kann der mittlere Durchmesser der Schraubenbewegung und damit die Durchgangszeit der Strömung durch den Reaktionsraum manipuliert werden. Durch geeignete Rotationsströmung der Tröpfchen können im übrigen wirkungsvoll Ablagerungen an der Innenwandung des Reaktionsraumes vermieden werden.
• Die Mitnahme der in den Reaktionsraum eingeleiteten Flüssigkeitströpfchen durch die Gas strömung kann dadurch verbessert werden, dass die dem Tröpfcheneinlass zugewandte Seite des Verteilerkörpers mit Drallnuten versehen ist, die den Tröpfchen eine der Swirl-Bewegung des Trägergases entsprechende Drellbewegung aufprägen.
• Falls jedoch ein heftiges Aufeinanderprallen der eingeleiteten Flüssigkeitströpfchen mit dem Trägergas gewunscht wird, können die Drallnuten so gerichtet sein, dass sie den eingeleiteten Flüssigkeitströpfchen eine Richtung entgegengesetzt der Swirl-Bewegung des Trägergases geben. Vorzugsweise ist die Lage des Verteilerkörpers in Richtung der Längsachse des Reaktionsraumes veränderbar, so dass sein Abstand von der Tröpfcheneinlassöffnung variiert werden kann in Abhängigkeit von der Tröpfchengrösse, Gasströmung, etc.
• Nachstehend wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung anhand der beigefügten Schemazeichnung näher erläutert.
• Es zeigen: Fig. 1 einen Reaktionsraum, durch den Flüssigkeitströpfchen transportiert werden, im Schnitt, und Fig. 2 einen Verteilerkörper mit Drallnuten in Vorderansicht und vergrössertemMasstab.
• Bei der in Fig. 1 schematisch dargestellten tusführungsform treten Tröpfchen 7 in einen Reaktionsraum 4, der durch einen topfförmigen Behälter mit einer Seitenwandung 3 begrenzt ist, durch eine Einlassöffnung 6 ein, die sich im Zentrum der Stirnseite des topfförmigen Behälters befindet. In der Seitenwandung 3 sind mehrere gleichmässig über den Umfang verteilt angeordnete Gaseintrittsöffnungen 8 vorgesehen, wobei die Gaseintrittsöffnungen durch in schräg zur Radialen und zum offenen Ende des Reaktionsraumes 4 hin geneigten Bohrungen 9 eingesetzte Röhrchen 12 gebildet sind. Die Röhrchen 12 stehen über die Innenfläche der Seitenwandung 3 vor, wodurch ein Kontakt der von der Gasströmung 2 mitgeführten Tröpfchen 7 mit der Innenfläche der Seitenwandung 3 sicher vermieden wird.
• Die Längsachse des Reaktionsraumes 4 ist in Fig. 1 mit der Bezugsziffer 5 gekennzeichnet. Um diese Längsachse führt die Gasströmung 2 eine Rotationsbewegung aus. Die Rotationsbewegung wird durch die Lage und Richtung der Gaseintrittsöffnungen 8 bewirkt.
• Um die radiale Auffächerung der durch die Einlassöffnung 6 in den Reaktionsraum 4 eingeleiteten Flüssigkeitströpfchen 7 und deren Gleichverteilung über den Raumquerschnitt zu verbessern, ist im Abstand vor der Gaseintrittsöffnung 6 ein Verteilerkörper 10 angeord- net. Der Verteilerkörper 10 ist dabei an einem steifen Draht 13 aufgehängt, der die Strömungsbedingungen im übrigen nicht beeinträchtigt.
• In Fig. 1 ist die der Einlassöffnung 6 zugewandte Seite des Verteilerkörpers 10 eben ausgebildet. Sie kann aber genauso gut konvex gewölbt oder kegelförmig sein. Um eine verstärkte radiale Auffächerung des im wesentlichen hohlen Tröpfchenkegels zu erhalten, kann die Kegelmantelfläche des Verteilerkörpers 10 vorzugsweise nach innen gewölbt sein.
• In Fig. 2 ist ein Verteilerkörper 10 dargestellt, dessen der Einlassöffnung 6 zugewandte Seite mit radial nach aussen gerichteten Drallnuten 11 versehen ist.
• Diese Drallnuten 11 sollen den in den Reaktionsraum 4 eingeleiteten Tröpfchen 7 bereits vor dem Kontakt mit der Gasströmung 2 eine Drallbewegung aufprägen, die mit der Rotationsbewegung der Gas strömung 2 korrespondiert.
• Zur Anpassung an verschiedene Tröpfchengrössen, Reaktionszeiten des Tröpfchenmaterials, etc., kann es vorteilhaft sein, wenn die Röhrchen 12 innerhalb der Öffnungen 9 verschiebbar eingesetzt sind, so dass die Länge des die Innenfläche derSeitenwandung 3 überragenden Teiles veränderbar ist. Am einfachsten lässt sich dieses Problem dadurch lösen, dass die Röhrchen 12 in die Bohrungen 9 eingeschraubt sind.
• Wie bereits oben dargelegt, ist vorzugsweise auch die Strahlrichtung der Gaseintrittsöffnungen 8 bzw. der Röhrchen 12 zu Zwecken der Anpassung an verschiedene Tröpfchengrössen, Reaktionszeiten, etc., veränderbar.
• Sämtliche in den Unterlagen offenbarten Merkmale werden als erfindungswesentlich beansprucht, soweit sie einzeln oder in Kombination gegenüber dem Stand der Technik neu sind.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeitströpfchen durch einen an einem Ende offenen Raum Patent ansprüche 1. Vorrichtung zum Transport von Flüssigkeitströpfchen durch einen an einem Ende offenen, vorzugsweise zylindrischen Raum, wobei an der dem offenen Ende gegenüberliegenden Seite ein Einlass für die Tröpfchen vorgesehen ist, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , dass - in radialem Abstand von dem Tröpfcheneinlass (6) Öffnungen (9) für den Eintritt eines Gases in den Raum (4) angeordnet sind, wobei die Öffnungen (9) so ausgebildet sind, dass sie dem in den Raum (4) strömenden Gas eine schraubenförmige bzw. Swirl-Bewegung durch diesem aufprägen, und dass - im Abstand vor dem Tröpfcheneinlass (6) ein Verteilerkörper (10) vorgesehen ist, der zur verbesserten radialen Auffächerung und Gleichverteilung über den Raumquerschnitt der in den Raum (4) eingeleiteten Tröpfchen (7) dient.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Tröpfcheneinlass (6) zugewandte Seite des Verteilerkörpers (10) in Abhängigkeit von der Tröpfchengrösse und -geschwindigkeit sowie der Gaseintrittsgeschwindigkeit eben oder konvex gewölbt ist.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Tröpfcheneinlass (6) zugewandte Seite des Verteilerkörpers (10) zur verstärkten radialen Auffächerung des im wesentlichen hohlen Tröpfchenkegels kegelförmig, vorzugsweise mit nach innen gewölbter Mantelfläche ausgebildet ist.
4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Tröpfcheneinlass (6) zugewandte Seite des Verteilerkörpers (io) mit Drallnuten (11) versehen ist, die den Tröpfchen eine der Swirl-Bewegung des Gases entsprechende Drallbewegung aufprägen.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Öffnung für den Gaseintritt an der dem offenen Ende-gegenüberliegenden Stirnseite des Raumes (4) vorgesehen ist, und dass in der Öffnung Leitbleche oder dgl.

   für die Umlenkung des--in den Raum eintretenden Gasstrahls angeordnet sind.
6. 6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an der den Raum seitlich begrenzenden Seitenwandung (3) mindestens eine sich schräg zur Radialen erstreckende Bohrung (9) oder dgl. für den Gaseintritt vorgesehen ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in die Bohrung (9) ein die Innenseite der Seitenwandung (3) überragendes Röhrchen (12) eingesetzt ist, so dass die schraubenförmige Gasströmung (2) von der Innenseite der Seitenwandung (3) während ihrer Bewegung durch den Raum (4) hindurch entsprechend beabstandet ist.