DE3230977A1

DE3230977A1 - Zweistoff-zerstaeubungsduese

Info

Publication number: DE3230977A1
Application number: DE3230977A
Authority: DE
Inventors: Sepp 7412 Eningen Mezger; Wolfgang Dipl.-Ing. 7442 Kappishäuser Nieuwkamp
Original assignee: Lechler GmbH and Co KG
Current assignee: Lechler GmbH and Co KG
Priority date: 1982-08-20
Filing date: 1982-08-20
Publication date: 1984-02-23
Also published as: FR2531878A1; FR2531878B1; US4558822A; GB8319846D0; JPS5939364A; GB2125710B; GB2125710A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Zweistoff-Zerstäubungsdüse, mit einem Gehäuse, dem ein die Zerstäubung bewirkendes Gas (z.B. Luft) zugeführt wird, und mindestens einem von dem Gehäuse umgebenen Einsatz, in den die zu zerstäubende Flüssigkeit (z.B. Wasser) eingeleitet wird, und mit einem vom Gehäuse einerseits und vom Einsatz andererseits gebildeten Düsenaustritt, an dem sich der Flüssigkeitsstrom mit dem ihn konzentrisch umgebenden Gasstrom vereinig¹-.

Bei einer bekannten Zweistoff-Zerstäubungsdüse der vorbezeichneten Art bildet der Einsatz, dem die zu zerstäubende Flüssigkeit axial zugeführt wird, einen Düsenaustrittsteil, bei dem die Flüssigkeit auf einem zylindrischen Abschnitt in einen scharfkantig sich deran anschließenden konischen Abschnitt übertritt. An den Düsenaustrittsteil des Einsatzes schließt sich ein im gleichen Sinne konisch gestalteter Düsenaustrittsteil an, der von dem den Einsatz konzentrisch umgebenden Gehäuse gebildet wird. Zwischen dem Ende des vom Einsatz gebildeten Düsenaustrittsteils und dem Beginn des konischen Gehäuse-Düsenaustrittsteils erstreckt sich ein Ringspalt, durch den das Gas, z.B. Luft, dem konzentrisch xnnen befindlichen Flüssigkeitsstrom zwecks Zerstäubung des letzteren zugeleitet wird.

Das Zusammentreffen der beiden Medien Flüssigkeit und Gas erfolgt bei der im vorstehenden beschriebenen bekannten Düse aufgrund der dort bestehenden konstruktiven Gegebenheiten im freien Raum und führt zu einer energieverzehrenden urid daher nachteiligen Wirbelbildung in den Toträumen des Düsenaustritts. Ferner ergeben sich die folgenden weiteren Nachteile: An der (konischen) Stirnfläche des Einsatzes zwischen Flüssigkeitsund Luftaustritt bilden sich Anbackungen durch einzelne große, sich unkontrolliert bewegende Tropfen, insbesondere bei der Zerstäubung zähflüssigerer Medien bzw. bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten, die beim Verdampfen Feststoffe oder viskosere Flüssigkeitsreste übrig lassen. Darüber hinaus entstehen im Außenbereich des Gemischstromes größere Tropfen,

die für den weiteren Prozeß nachteilig sein können.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die geschilderten Nachteile zu beseitigen, d.h. eine vollständige Benetzung des von dem Einsatz gebildeten Düsenaustri4ts ansustreben, um Anbackungen zu vermelden, und ferner eine derartige Vermischung, der beiden Medien zu erreichen, daß größere Tropfen im Außenbereich des Gemischstromes vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird das Problem bei einer Zweistoff-Zerstäubungsdüse der eingangs bezeichneten Art dadurch gelöst, daß der sich konisch erweiternde, vom Einsatz gebildete Düsenaus- | trittsteil am übergang in den konischen Endabschnitt eine Abrundung aufweist und daß seine Austrittskante -im Verhältnis q

zu dem vom Gehäuse gebildeten Düsenaustrittsteil in Strömungsrichtung vorverlegt ist.

Die erfindungsgemäße Abrundung des vom Einsatz gebildeten Düsenaustrittsteils zwingt die Flüssigkeit, bedingt durch ■'

aufgrund des Dralles auftretende Radialkräfte, unmittelbar γ_:

an der konischen Wandfläche des Einsatzes entlang zu strömen· 1

Insgesamt bewirken die erfindungsgemäßen Maßnahmen, daß der »■.'}

Gasstrom nicht mehr, wie bei der oben beschriebenen bekannten |i

Düse, auf einen freien Flüssigkeitsstrahl trifft. Vielmehr k

treffen sich beide Medien unmittelbar an der Außenkante des I

vom Einsatz gebildeten Düsenaustrittsteils. Dadurch ent- _v steht eine gleichmäßigere Zerstäubung mit gleichmäßigeren Tropfendurchraessern.

Da die Flüssigkeit, wie gesagt, unmittelbar an der Wandung des vom Einsatz gebildeten Düsenaustrittsteils entlangströmt, ist dieselbe vollständig benetzt, und es können dadurch weder Aribackungen von Flüssigkeitsrückständen, noch kann ein Totraum für nachteilige Wirbelbildungen entstehen.

Die Erfindung eignet sich im besonderen Maße zur Anwendung an einer Zweistoff-Zerstäubungsdüse, bei der der Gasstrom '.

in einem zwischen der Außenwand des Einsatzes und der Gehäuse-

I Innenwand ausgebildeten Ringsjalt geführt ist, an dessen ^Λ äußerem Ende sich der durch das Gehäuse gebildete. Düsenaus-I trittsteil befindet. In vorteilhafter Weiterbildung des Grund- £ gedankens der Erfindung wird hinsichtlich einer solchen Zwei-

I stoff-Zerstäubungsdüse eine Ausgestaltung vorgeschlagen, die

* sich dadurch auszeichnet, daß die Außenwand des Einsatzes

\ eine zylindrische Führurigsflache für den¹ Gasstrom bildet und

\ eine derartige Erstreckung in Strömungsrichtung aufweist, daß

''; der Gasstrom eng an der zylindrischen Führungsfläche entlang

j geführt wird.

i. Durch die vorgenannten Maßnahmen wird gewissermaßen ein "Ankleben" des Gasstromes an der äußerer* zylindrischen Führungsfläche des Einsatzes bewirkt. Man bezeichnet dieses Phänomen als "Coanda-Effekt". Der Vorteil des "Coanda-Effektes" besteht im vorliegenden Fall darin, daß ein Flattern des Gasstromes vermieden wird, was sich ebenfalls günstig im Sinne der angestrebten gleichmäßigen Tropfenbildung auswirkt.

Die Erfindung ist nun anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung und der nachstehenden Beschreibung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine Zweistoff-Zerstäubungsdiise im vertikalen Längsschnitt (rechte Hälfte) bzw. in Ansicht (linke ■ Hälfte).

■f In der Zeichnung bezeichnet 10 ein im wesentlichen zylindrisches ;i Gehäuse mit einem bei 11 seitlich angeschweißten Anschluß-'*'³ stutzen 12 für ein Gas, z.B. Luft. Mit 13 ist insgesamt ein Einsatz bezeichnet, der ein Außengewinde 14 besitzt, welches mit einem entεprechenden Innengewinde 15 des Gehäuses 10 verschraubt ist. Ein Flansch 16 bildet einen Anschlag des Ansatzes 13 in Axialrichtung gegenüber dem Gehäuse 10. Zwischen . dem Flansch 16 des Einsatzes 13 und der oberen Stirnfläche 17 des Gehäuses 10 ist ein Dichtring 18 aus Weichkupfer oder einem ähnlichen Material eingelegt.

Wie die rechte Hälfte der Zeichnung weiterhin zeigt, besitzt

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der Einsatz 13 einen sich im Durchmesser verändernden, mehrfach abgesetzten Innenraum 19. Am oberen Ende des Einsatzes ist ein Innengewinde 20 eingearbeitet, das für den Anschluß einer Flüssigkeitsleitung (nicht gezeigt) dient. Zugleich dient das Gewinde 20 zum Einschrauben eine? mit 21 bezeichneten Dralleinsatzes, der zu diesem Zvreck eLn entsprechendes Außengewinde 22 aufweist.

An seinem unteren Ende bildet der Einsatz 13 einen Düsenaustrittsteil, der insgesamt mit 23 beziffert ist. An seinem oberen Ende besitzt der Düsenaustrittsteil 23 eine Abrundung 24 mit vergleichsweise großem Radius. Die Abrundung 24 geht gleichmäßig in einen sich konisch erweiternden Endabschnitt über. Am unteren Ende ist schließlich eine scharfe Düsenaustrittskante 26 ausgebildet. Die bei 20 in den Innenraum 19 des Einsatzes 13 eingeleitete Flüssigkeit durchströmt den Einsatz 13 in Pfeilrichtung 27, also in Axialrichtung, bei gleichzeitig rotierender Bewegung.

Die im vorstehenden beschriebene Gestaltung des Düsenaustrittsteils 23 mit den Merkmalen 24, 25 und 26 bewirkt, daß der Flüssigkeitsstrom, wie durch dünne Linien 28 angedeutet, hohlkegelartig an der Innenwandung 25 des Düsenaustrittsteils 23 entlang strömt.

Das zur Zerstäubung des Flüssigkeitsstromes 28 vorgesehene Gas, z.B. Luft, gelangt von dem bereits erwähnten seitlichen Anschlußstutzen 12 in einen radial in das Gehäuse 10 eingearbeiteten Kanal 29 und von dort in einen sich im Durchmesser verändernden Innenraum 30 des Gehäuses 10. Beim übertritt von dem radialen Kanal 29 in den Innenraum 30 des Gehäuses 10 erfolgt eine Umlenkung des Gasstromes in Pfeilrichtung 31. Von dem ringförmigen Innenraum 30 gelangt der Gasstrom durch Kanäle 32 des Einsatzes 13 hindurch in einen ringspaltförmigen Kanal 33. Der ringspaltförmige Kanal 33 wird innen begrenzt durch eine zylindrische Außenfläche 34 des Einsatzes 13. Die äußere Begrenzung des ringspaltförmigen Kanals 33 wird von einer zylindrischen Innenwandung 35 des Gehäuses 10 gebildet.

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Insgesamt bezeichnen die Bezugszeichen 33, 34 und 35 den Düsenaustrittsteil für' den Gasstrom .

Die Zeichnung macht deutlich, laß die den Düsenaustritts'teil für den Flüssigkeitsstrom 28 bestimmende Düsenaustrittskante 26 des Einsatzes 13 im Verhältnis zu der mit 36 bezifferten/ ebanfliichig ausgebildeten unteren Stirnfläche des Gehäuses, die den Düsenaustrittsteil für den Gcsstrom begrenzt, um das Maß a in Strömungsrichtung 27 vorverlegt iut. Die zylindrische Führungsfläche 34 für den Gasstrom beisitzt damit eine derartige Erstreckung in Strömungsrichtung 27, daß der Gasstrom 37 auch noch nach Verlassen des ringspaltft innigen Kanals 33 eng an der Führungsfläche 34 des Einsatzes 13 entlang geführt wird. Man bezeichnet diese Erscheinung als sogenannten "Coanda-Effekt". Die Vereinigung des Gasstromes 37 mit dem Flüssigkeitsstrom 28 erfolgt, wie aus der Zeichnung ersichtlich, unmittelbar an der Düsenaustrittskante 26 des Einsatzes 13. Hierdurch wird eine gleichmäßige Zerstäubung des Flüssigkeitsstromes 28 mit einem hohen Wirkungsgrad (keine Energieverluste durch Verwirbelungen) erzielt. Da die Innenfläche 24, 2;ΐ des Düsenaustrittsteils 23 des Einsatzes 13 ständig von dem Flüssigkeitsstrom 28 benetzt ist, kann es dort nicht zu Anbackungen von Flüssigkeitsrückständen kommen.

Claims

DIPL.-INC. DIETRICH G. SCHEFFLER

PUnTWXNOLERSTRAMBIl 7000 STUTTGART 1 (BOTNANO) TELEFON (0711) 86SOW

Patentanmeldung AB 1042

3/ab. .15.08.1982.

Anmelderins Lechler GmbH & Co. KG, 7012 Pellbach

Zweistoff-Zerstäubungsdüse Ansprüche

Zweistoff-Zerstäubungsdüse, mit einem Gehäuse, dem ein die Zerstäubung bewirkendes Gas (z.B. Luft) zugeführt wird, und mindestens einem von dem Gehäuse umgebenen Einsatz, in den die zu zerstäubende Flüssigkeit (z.B. Wasser) eingeleitet wird, und mit einem vom Gehäuse einerseits und vom Einsatz andererseits gebildeten Düsenaustritt, an dem sich der Flüssigkeitsstrom mit dem ihn konzentrisch umgebenden Gasstrom vereinigt, dadurch gekennzeichnet, daß der sich konisch erweiternde, vom Einsatz (13) gebildete Düsenaustrittsteil (23) am übergang in den konischen Endabschnitt (25) eine Ab- ά rundung (24) aufweist und daß seine Austrittskante (26)

Il im Verhältnis zu dem vom Gehäuse (10) gebildeten Düsen-

| austrittsteil (33, 34, 35) in Strömungsrichtung {11)

ψ vorverlegt ist.
2. Zweistoff-Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1, wobei ?ier

Gasstrom in einem zwischen der Außenwand (34) des feinsatzes (13) und der Gehäuse-Innenwand (35) ausgebildeten Ringspalt (33) geführt ist, an dessen äußerem Ende sich der Düsenaustritt für den Gasstrom (37) befindet,

POSTSCHECKKONTO 8TUTTOAnT 178288-702 «LZ 80010070) ■ BANKKONTO KKB-BANK DOSSELDOnF 110837-1817 (BLZ 30018000)

dadurch gekennzeichnet, daß di<! Außenwand (3 4) des Ein

satzes (13) eine zylindrische rührun

jsfläche für den

Gasstrom (37) bildet und eine derartige Erstreckung in Strömungsrichtung (27) aufweist, daß der Gasstrom (37) eng an der zylindrischen Führungsfläche (34) entl ing geführt wird (sogen. "Coanda-Effekt").
3. Zweistoff-Zerstäubungsdüse nact Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine derartige Ausbildung und Abstimmung von Abrundung (24) und konischer Erweiterung (25) des Düsenaustrittsteils (23), daß die zu zerstäubende Flüssigkeit eng an der Wandung der k inischen Erweiterung (25) geführt wird und eine Vereinigung der Flüssigkeit mit dem eng an der Außenwand (3^) des Einsatzes (13) entlanggeführten Gasstrom unmittelbar an der Abrißkante (26) des Einsatzes (13) erfolgt.

U. Zweistoff-Zerstäubungsdüse nach Anspruch 1,2 oder 3i dadurch gekennzeichnet, daß die gegenüber der Austrittskante (26) des der Flüssigkeit zugeordneten Düsenaustrittsteils (23) zurückversetzte Stirnfläche (36) des Gehäuses (10) ebenflächig ausgebildet ist und eine Vertikalebene oder im wesentlichen eine Vertikalebene zur Strömungsrichtung (27) bildet.