DE3826690A1 - Zerstaeubungsverfahren fuer fluessigkeiten - Google Patents

Description

Stand der Technik

In der Technik, der Medizin und vielen anderen Bereichen ist es erforderlich, kleine Flüssigkeitsmengen zu zer­ stäuben.

Dies ist auf dem sonst üblichen Weg mittels einer Drall­ düse durch die unter Druck gesetzte Flüssigkeit aus einem einfachen Grund nicht möglich, da für kleine Mengen unter 1 l/h die Düsenquerschnitte so klein sein müßten, daß ein problemloser Betrieb nicht gewährleistet wäre.

Die angewandten Zerstäubungsverfahren unterscheiden sich daher von der sonst üblichen Druckzerstäubung. Insbesondere der rauhe Betrieb bei Ölbrennern kleiner Leistung hat sich als problematisch erwiesen. So hat sich für diesen Bereich in der Praxis lediglich die Zerstäubung mittels Druckluft bewährt. Durchgesetzt hat sich dieses Ver­ fahren jedoch wegen der teuren und komplizierten Geräte nicht.

Obwohl weltweit mit der Ultraschallzerstäubung experi­ mentiert wurde, wird dieses Verfahren nur in der Medizin­ technik und der Zerstäubung von Wasser eingesetzt.

Aufgabe der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein weiteres Verfahren für die einfache Zerstäubung kleiner Flüssigkeits­ mengen zu entwickeln.

Vorteile der Erfindung

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs sowie des Anspruchs 4 gelöst mit den Vortei­ len für die verschiedenen Anwendungszwecke, sowohl kleine als auch größere Flüssigkeitsmengen mit einfachen Mitteln zu zerstäuben.

Als Zerstäubungseinrichtung dient eine übliche Dralldüse. Mittels einer oder mehrerer Blenden stromab der Düsenöff­ nung wird ein definierter Teil des Flüssigkeitsnebels abgefangen, welcher sich in einer Auffangkammer nieder­ schlägt und zur Druckpumpe zurückgeführt werden kann. Die Blenden und die Dralldüse sind in ihrem Abstand zuein­ ander variabel angeordnet, so daß je nach Ausführung der Blenden eine Regelung des Durchsatzes bis zu einem Verhält­ nis von 1:25 oder auch mehr möglich ist. Auf diese Weise kann mit einer Düse für einen Durchsatz von 2,5 l/h auch 0,1 l/h Flüssigkeit zerstäubt werden.

In der besonderen Ausgestaltung der Öffnungen in den Blen­ den kann die Form des austretenden Flüssigkeitsnebels be­ einflußt werden.

Im Sprühkegel einer Dralldüse befinden sich die größeren Tröpfchen, bedingt durch die Zentrifugalkraft, vorzugs­ weise in den äußeren Randzonen. Durch eine Blende mit einer oder mehreren Öffnungen, welche so angeordnet sind, daß sich der Flüssigkeitsnebel der Randzonen an den Blen­ den niederschlägt, wird bewirkt, daß ein großer Teil der größeren Tröpfchen abgeschieden wird. Durch diese Maß­ nahmen stehen besonders bei geringen Durchsätzen kleine Flüssigkeitströpfchen zur Verfügung.

Zeichnung

In der Zeichnung sind 3 Ausführungsbeispiele dargestellt.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Fig. 1 zeigt eine handelsübliche Dralldüse 1, welche wie bekannt in einem Düsenhalter 2 eingeschraubt ist. Die Auf­ fangkammer 3 ist mittels der Führung 4 auf dem Düsen­ halter 2 gegeneinander verschiebbar angeordnet. Stromab der Düse 1 befindet sich in der Auffangkammer 3 die Blende 5, weiter stromab die Blende 6.

Die Blende 5 befindet sich je nach Durchmesser der Blenden­ öffnung 7 in einem bestimmten Abstand zur Düse 1.

In der gezeigten Form wird lediglich ein Teil der durch die Düse 1 zerstäubten Flüssigkeit durch die Blendenöffnung hindurchtreten und für den gewünschten Zweck zur Verfügung stehen. Da der Zerstäubungswinkel der Düse 1 größer ist als die Blendenöffnung 7, wird ein großer Teil der Flüssig­ keit an der Blende 5 auftreffen und an dieser herunterlau­ fen und sich unten in der Auffangkammer 3 sammeln. Über die Leitung 8 kann die überschüssige Flüssigkeit zurückgeführt werden.

Die Blende 6 hat die Aufgabe zu verhindern, daß evtl. außen an der Blende 5 herablaufende Flüssigkeit stromab gelangen kann.

Die von den Blenden 5 und 6 gebildete sekundäre Auffang­ kammer 9 ist über die Öffnung 10 mit der primären Auf­ fangkammer 3 verbunden, so daß ablaufende Flüssigkeit ebenfalls über die Leitung 8 zurückgeführt werden kann. Der mittels Strichen angedeutete Flüssigkeitsstrahl zeigt, daß bei einer gegebenen Öffnung 7 in der Blende 5 und dem Abstand zwischen Blende 5 und Düse 1 die Möglichkeit be­ steht, durch Veränderung dieses Abstandes bei gleichblei­ bendem Flüssigkeitsdurchsatz in der Düse 1 durch mehr oder weniger starkes Abscheiden der zerstäubten Flüssigkeit die aus der Blendenöffnung 7 austretende Menge zu regu­ lieren.

Mit dem vorstehend beschriebenen Verfahren ist es gelungen, einen max. Durchsatz von 2,5 kg/h durch Abscheiden der zerstäubten Flüssigkeit an der Blende auf eine aus der Blendenöffnung effektiv austretenden Menge von 0,10 kg/h zu reduzieren.

Soll nun die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung die max. Flüssigkeitsmenge durchsetzen, so kann die Düse 1 durch Verschieben des Düsenhalters 2 in der Führung 4 stromab zur Blendenöffnung 7 soweit verschoben werden, daß keine Flüssigkeit mehr abgeschieden wird.

Fig. 2 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel. Die im Düsenstock 2 eingeschraubte Düse 1 ist wiederum im Gleit­ stück 4 verschiebbar angeordnet. Die Auffangkammer 3 ist stromab mit der Blende 5 versehen.

Im Gegensatz zu Fig. 1 ist die Blende 5 außer der zen­ trischen Öffnung 7 noch mit den sekundären Öffnungen 7 a versehen. Auf diese Weise wird der Winkel des Flüssigkeits­ nebels größer.

Die Fig. 2a zeigt die Blende 7 in der Vorderansicht. Die Blende muß in ihrer Fläche so bemessen werden, daß nur ein dünner Flüssigkeitsfilm abläuft. Damit ist auch gewährleistet, daß infolge der Adhäsion zwischen der Flüs­ sigkeit und der Blendenoberfläche keine Flüssigkeit in die Blendenöffnungen läuft.

Wenn bei größeren Leistungen aus konstruktiven Gründen der Blendendurchmesser nicht groß genug ausgeführt werden kann, ist es auch möglich, daß mehrere Blenden hintereinander angeordnet werden. Dabei sollte stromab der Düse die erste Blende mit den größten Öffnungen vorgesehen werden. Die je­ weils folgenden Blenden werden mit immer kleineren Öff­ nungen ausgeführt.

In Fig. 3 ist eine solche Anordnung dargestellt. Die Blen­ de 5 ist mit der Mittelöffnung 7 und den großen Sekundär­ öffnungen 7 a versehen.

Stromab davon sitzt die Blende 5 a mit den kleineren Öffnun­ gen 7 b. Damit die Düse weit genug stromab verschoben wer­ den kann, um die volle Düsenleistung zu erhalten, kann die Blende 7 a verschiebbar angeordnet werden. In diesem Fall kann die Blende 7 a von hier nicht gezeigten Federn in ihrer Position gehalten werden. Da die Mittelöffnung 7 an der Blende 7 a kleiner ist als die Düse 1, kann die Düse 1 die Blende 7 a stromab auf die Blende 7 b drücken. Auf diese Weise geht der Sprühwinkel der Düse voll durch die Mittelöffnung der Blende 7 b, daher wird in dieser Stellung der Düse keine Flüssigkeit abgeschieden und so wird der volle Durchsatz erreicht.

Die Blenden können auch anders ausgeführt werden, wenn eine Leistungsregulierung erfolgen soll. Eine Blende kann auch als stufenlos verstellbare Irisblende ausgeführt werden. Auch eine Anordnung von verstellbaren Schlitzen oder gegeneinander verschiebbaren Gittern ist möglich. Üblicherweise wird eine 2-stufige Ausführung ausreichen, es kann jedoch auch eine stufenlose Regelung erfolgen.

Ebenso ist es möglich, vor der Düse eine Blende rotieren zu lassen, welche mit Bohrungen oder Schlitzen versehen ist. Über die Drehzahl ist eine Regulierung des Flüssig­ keitsdurchsatzes möglich. Der Antrieb der drehenden Blende kann z. B. bei Ölbrennern über das Drucköl oder durch den Luftstrom erfolgen. Die drehende Blende kann auch als Venti­ latorflügel ausgebildet werden.

Damit sichergestellt ist, daß bei allen Betriebszuständen die Blendenöffnungen nicht von der Flüssigkeit überdeckt werden, sollten die Öffnungen in der Blende größer als 3 mm sein. Die Mittelöffnung sollte bei einem Sprühwinkel der Düse von 60° mindestens 5 mm Durchmesser aufweisen, denn bei manchen Ausführungen der Blenden und Auffang­ kammern wird eine Vergrößerung des Sprühwinkels bewirkt.

Wenn die Zerstäubungseinrichtung für Ölbrenner eingesetzt wird, kann ein Teil der Verbrennungsluft bereits in die Auffangkammer eingeblasen werden.

Ebenso kann auch erwärmtes Heizöl verwendet werden.

Für manchen Anwendungszweck kann es vorteilhaft sein, die Blenden 5 und 6 als sich stromab verengende oder erwei­ ternde Düsen auszubilden.

Claims (8)

1. Zerstäubungsverfahren für Flüssigkeiten und Einrich­ tung zur Durchführung des Verfahrens, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der von einer Dralldüse (1) in eine Auf­ fangkammer (3) eingesprühte Flüssigkeitsnebel mittels einer oder mehrerer Blenden (5, 6) abgeschieden wird.

2. Zerstäubungsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die abgeschiedene Flüssigkeitsmenge und damit auch die zur Verfügung stehende Menge durch Ver­ änderung des Abstands zwischen den Blenden (5, 6) und der Dralldüse (1) regulierbar ist.

3. Zerstäubungsverfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß durch die Größe, Form und Anzahl der Öffnungen (7, 7 a) in den Blenden (5, 6) die Form und Menge des austretenden Flüssigkeitsnebels bestimm­ bar ist.

4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach An­ spruch 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß in einer Auf­ fangkammer (3) koaxial ein Düsenhalter (2) mit Drall­ düse (1) und stromab eine oder mehrere Blenden (5, 6) angeordnet sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Düsenhalter (2) und die Blenden (5, 6) axial gegeneinander verschiebbar ausgeführt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Blenden (5, 6) zumindestens eine Mittelöff­ nung (7) aufweisen.

7. Einrichtung nach Anspruch 4-6, dadurch gekennzeich­ net, daß um die Mittelöffnung (7) radial angeordnet Sekundäröffnungen (7 a) vorhanden sind.

8. Einrichtung nach Anspruch 4-7, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Öffnungen (7, 7 a) in den Blenden (5, 6) stromab vergrößern.