DE4137136A1

DE4137136A1 - Duese zum zerstaeuben von fluessigkeiten

Info

Publication number: DE4137136A1
Application number: DE4137136A
Authority: DE
Inventors: Rolf Dr Graf; Sebastian Zimmer
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-11-12
Filing date: 1991-11-12
Publication date: 1993-05-13

Description

Die Erfindung betrifft eine Düse zum Zerstäuben von Flüs sigkeiten, beispielsweise zur Eingabe von Wasser in einen Trockner, Absorber oder einen Verdampfungskühler, welche in Strömungsrichtung hintereinander eine Drallerzeugungs kammer und einen Sprühauslaß aufweist.

Düsen der vorstehenden Art sind allgemein bekannt. Sie werden zum Beispiel bei Rauchgasentschwefelungsanlagen in Reaktoren angeordnet, um mittels direkter Wasserkühlung die jeweils erforderliche Reaktionstemperatur einzustel len. Ein anderer, wichtiger Anwendungsfall sind Elektro filtern vorgeschaltete Verdampfungskühler.

Bei den bekannten Düsen verläßt die Flüssigkeit die Düse unmittelbar hinter der Drallerzeugungskammer. Da man die Flüssigkeit normalerweise nicht in der Randzone von Be hältern, Reaktoren oder Kanälen eindüsen kann, ist es er forderlich, daß eine relativ große Lanze in den Behälter, Reaktionsraum oder dergleichen hineingeführt wird, an de ren vorderem Ende die Düse zum Zerstäuben der Flüssigkeit sitzt.

Nachteilig bei den bekannten Düsen ist es, daß aufgrund von Flüssigkeitswirbeln eine starke Neigung zu Anbackun gen an den Austrittsflächen sowie an der Düsenlanze be steht. Ursache hierfür sind die durch die Drallerzeu gungskammer bedingten relativ großen Querschnitte der Düsenlanze, die von den Flüssigkeitswirbeln benetzt wird und aufgrund ihrer großen Oberfläche und Stabilität eine gute Möglichkeit von Anhaftungen bietet. Desweiteren haben diese Bauteile eine große Masse, die sich bei einem plötzlichen Temperaturanstieg nicht rasch genug mit er wärmt, so daß es an der Düse oder Lanze leicht zu Tau punktunterschreitungen kommt, was ebenfalls das Entstehen von Anbackungen fördert.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Düse der eingangs genannten Art so auszubilden, daß Anbackungen auf ihr oder einer sie tragenden Lanze möglichst weit gehend vermieden werden.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen einem Auslaß der Drallerzeugungskammer und dem Sprühauslaß ein Rohrstück angeordnet ist.

Während bei den bekannten Düsen der Sprühauslaß unmittel bar in Strömungsrichtung gesehen hinter der Drallerzeu gungskammer vorgesehen ist, haben bei der erfindungsgemä ßen Düse die Drallerzeugungskammer und der Sprühauslaß durch das zwischengeschaltete Rohrstück beträchtlichen Abstand. Das Rohrstück wirkt als Nebendrallkammer, welche den Drall von der Drallerzeugungskammer zum Sprühauslaß leitet. Durch die erfindungsgemäße Gestaltung kann man die Halterung der Düse außerhalb der Kammer anordnen, in welcher die Düse Flüssigkeit einspritzen soll. Das ermög licht es, auf eine Düsenlanze zum Halten der Düse zu ver zichten. Dadurch wird die Gasströmung in der Kammer weni ger behindert, so das infolge geringerer Querschnitte die Gefahr von Anbackungen herabgesetzt ist. Der mögliche Verzicht auf eine Düsenlanze führt zudem dazu, daß der in die Kammer ragende Teil massearmer ist, so daß er rascher Temperaturschwankungen folgen kann, wodurch Taupunktun terschreitungen vermieden werden. Weiterhin kann das Rohrstück so ausgebildet werden, daß es zu Schwingungen neigt, wodurch die Gefahr von Anbackungen verringert wird und vorhandene Anbackungen sich lösen können.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbil dung der Erfindung das Rohrstück einen geringeren Durch messer hat als die Drallerzeugungskammer. Durch diese Ge staltung bietet das Rohrstück in einem strömenden Medium besonders wenig Angriffsfläche für Ablagerungen. Weiter hin vermag es aufgrund seiner geringeren Masse Tempera turschwankungen des ihn umströmenden Mediums besonders rasch zu folgen und gerät besonders leicht in Schwin gungen.

Die Gefahr eines Entstehens von Anbackungen kann weiter herabgesetzt werden, wenn gemäß einer vorteilhaften Aus gestaltung der Erfindung das Rohrstück auf seiner Außen mantelfläche eine Beschichtung aus Polytetrafluoräthylen oder einem vergleichbaren Antihaftmittel aufweist.

Vorteilhaft ist es auch, wenn das Rohrstück auf seiner Außenmantelfläche eine Wärmeisolation aufweist. Hierdurch wird verhindert, daß die im Rohrstück strömende, meist gegenüber dem das Rohrstück umgebenden Medium kühlere Flüssigkeit die Mantelfläche des Rohrstückes so weit ab zukühlen vermag, daß es zu Taupunktunterschreitungen kommt.

Eine besonders gute Isolationswirkung erreicht man, wenn das Rohrstück aus einem Innenrohr mit dem Sprühauslaß und einem einen Zwischenraum bildenden Außenrohr besteht.

Günstig ist es auch, wenn der vordere Bereich des Rohr stückes als in seiner Länge dem Anwendungsfall angepaßtes Mündungsstück ausgebildet ist. Ein besonderer Vorteil dieser Konstruktion ist, daß für unterschiedliche Anwen dungsbereiche durch die Verlängerung des Mündungsstückes die Öffnung des Sprühkegels von der Düse abhebt (Axialim pulsverstärkung), wodurch die Möglichkeit einer direkten Benetzung durch Wasserverwirbelung reduziert wird (Ver gleiche Fig. 3 und 4).

Der Druckverlust in der Düse ist besonders gering, wenn gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung der freie Strömungsquerschnitt in dem Rohrstück erst vor dem Mün dungsstück durch eine Einschnürung verringert ist.

Eine ganz besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfin dung besteht darin, daß das Rohrstück so lang bemessen ist, daß der durchmessergrößere, die Drallerzeugungskam mer aufweisende Bereich außerhalb eines Behälters oder Kanals anzuordnen ist, in welchem die Düse angeordnet werden soll. Durch die Anordnung der Drallerzeugungskam mer außerhalb des Behälters, Reaktors oder Kanals braucht man nur noch das relativ durchmessergeringe Rohrstück mit dem Sprühauslaß in den Raum hineinzuführen, in welchen die Flüssigkeit eingespritzt werden soll. Deshalb können Anbackungen mit besonders hoher Sicherheit vermieden wer den.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zu ihrer weiteren Verdeutlichung sind mehrere davon in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend beschrieben. In ihr zeigen die

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsge mäße Düse,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine zweite Ausfüh rungsform einer Düse nach der Erfindung,

Fig. 3 einen vorderen Bereich einer sprühenden Düse mit kurzem Mündungsstück,

Fig. 4 einen vorderen Bereich einer sprühenden Düse mit längerem Mündungsstück,

Fig. 5 einen abgewandelten, vorderen Düsenbereich,

Fig. 6 eine weitere Abwandlung des vorderen Düsen bereiches.

In der Zeichnung ist eine Wand 1 dargestellt, bei der es sich zum Beispiel um die Wand einer Absorberkammer han deln kann, in welche Wasser eingedüst werden soll. Die Wand 1 wird von einem Rohrstück 2 durchdrungen, welches Teil einer erfindungsgemäßen Düse 3 ist. Am vorderen Ende des Rohrstückes 2 befindet sich ein Sprühauslaß 4, aus dem die zu zerstäubende Flüssigkeit sprüht.

Auf der Außenseite der Wand 1 hat die Düse 3 eine Drall erzeugungskammer 5 mit einem Drallkörper 6, durch den der in Richtung der beiden nach rechts weisenden Pfeile zu strömenden Flüssigkeit ein Drall aufgezwungen wird. Die Düse 3 dieser Ausführungsform ist als Rücklaufdüse ausge bildet, bei der zuviel zugeführte Flüssigkeit über ein Rücklaufrohr 15 zurückgeführt wird.

Die durch den Drallkörper 6 in Rotation versetzte Flüs sigkeit gelangt über einen sich in Strömungsrichtung ver jüngenden Konus 7 und einen Auslaß 8 der Drallerzeugungs kammer 5 in das Rohrstück 2, welches eine Nebendrallkam mer bildet, und durch dieses zum Sprühauslaß 4.

Das Rohrstück 2 ist bei dieser Ausführungsform mit einer Beschichtung 13 versehen, welche vorzugsweise aus Polyte trafluoräthylen besteht und deshalb Antihafteigenschaften hat. Vorteilhaft ist jedoch auch schon eine allein wär meisolierende Wirkung der Beschichtung 13, weil dadurch eine Abkühlung der Mantelfläche des Rohrstückes 2 durch die in ihm strömende Flüssigkeit bis unterhalb der Tau punkttemperatur und dadurch Taupunktunterschreitungen vermieden werden können.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht das Rohr stück 2 aus einem Innenrohr 9 und einem darauf aufgelöte ten Außenrohr 10, wobei zwischen dem Innenrohr 9 und Au ßenrohr 10 ein Zwischenraum 11 verbleibt, der die Funk tion einer Wärmeisolation erfüllt. Die Fig. 2 läßt zu sätzlich erkennen, daß im Rohrstück 2 eine Einschnürung 12 vorhanden ist. Der in Strömungsrichtung vor dieser Einschnürung 12 liegende Bereich A, der bis zu dem Sprüh auslaß 4 führt, hat einen geringeren Querschnitt als der übrige Teil des Rohrstückes 2 und bildet ein Mündungs stück 14.

Die Fig. 3 zeigt den vorderen Bereich des Rohrstückes 2 mit einem relativ kurzen Mündungsstück 14. Dadurch bildet sich beim Arbeiten der Düse unmittelbar hinter dem Sprüh auslaß 4 ein Sprühkegel 16 aus.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 ist das Mündungs stück 14 wesentlich länger als gemäß Fig. 3. Dadurch er höht sich der axiale Impuls der austretenden Flüssigkeit, so daß sich der Sprühkegel 16 erst mit einem Abstand B von dem Sprühauslaß 4 ausbildet. Außerdem ist in Fig. 4 zu erkennen, daß sich der Winkel des Sprühkegels 16 ge genüber der Ausführungsform nach Fig. 3 durch die Ver längerung des Mündungsstückes 14 verringert hat.

Die Fig. 5 und 6 zeigen, daß der Sprühauslaß 4 unter schiedlich gestaltet sein kann. Gemäß Fig. 5 erweitert er sich im Querschnitt bogenförmig, also wie bei einer Trompete, während er gemäß Fig. 6 konisch ausgebildet ist.

Auflistung der verwendeten Bezugszeichen

1 Wand
2 Rohrstück
3 Düse
4 Sprühauslaß
5 Drallerzeugungskammer
6 Drallkörper
7 Konus
8 Auslaß
9 Innenrohr
10 Außenrohr
11 Zwischenraum
12 Einschnürung
13 Beschichtung
14 Mündungsstück
15 Rücklaufrohr
16 Sprühkegel

Claims

1. Düse zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, beispielsweise zur Eingabe von Wasser in einen Trockner, Absorber oder einen Verdampfungskühler, welche in Strömungsrichtung hintereinander eine Drallerzeugungskammer und einen Sprühauslaß aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß zwi schen einem Auslaß (8) der Drallerzeugungskammer (5) und dem Sprühauslaß (4) ein Rohrstück (2) angeordnet ist.

2. Düse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) einen geringeren Durchmesser hat als die Drallerzeugungskammer (5).

3. Düse nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß das Rohrstück (2) auf seiner Außenmantel fläche eine Beschichtung (13) aus Polytetrafluoräthylen oder einem vergleichbaren Antihaftmittel aufweist.

4. Düse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) auf seiner Außenmantelfläche eine Wärmeisolation (Zwischenraum 11) aufweist.

5. Düse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) aus einem Innenrohr (9) mit dem Sprühauslaß (4) und einem einen Zwischenraum (11) bildenden Außenrohr (10) besteht.

6. Düse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Ende des Rohr stückes (2) als in seiner Länge dem jeweiligen Anwen dungsfall angepaßtes Mündungstück (14) ausgebildet ist.

7. Düse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß erst vor dem Mündungsstück (14) der freie Strömungsquerschnitt in dem Rohrstück (2) durch eine Einschnürung (12) verrin gert ist.

8. Düse nach zumindest einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrstück (2) so lang be messen ist, daß der durchmessergrößere, die Drallerzeu gungskammer (5) aufweisende Bereich außerhalb eines Be hälters oder Kanals anzuordnen ist, in welchen die Düse (3) angeordnet werden soll.