EP0693972B1 - Verfahren und vorrichtung zum zerstäuben von flüssigkeiten - Google Patents

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EP0693972B1
EP0693972B1 EP94911111A EP94911111A EP0693972B1 EP 0693972 B1 EP0693972 B1 EP 0693972B1 EP 94911111 A EP94911111 A EP 94911111A EP 94911111 A EP94911111 A EP 94911111A EP 0693972 B1 EP0693972 B1 EP 0693972B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cylinder
liquid
bores
apertures
range
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP94911111A
Other languages
English (en)
French (fr)
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EP0693972A1 (de
Inventor
Peter Walzel
Christian Reedtz Funder
S Ren Birk Flyger
Poul Bach
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GEA Process Engineering AS
Original Assignee
Niro AS
Niro Atomizer AS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Niro AS, Niro Atomizer AS filed Critical Niro AS
Publication of EP0693972A1 publication Critical patent/EP0693972A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP0693972B1 publication Critical patent/EP0693972B1/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/001—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements incorporating means for heating or cooling, e.g. the material to be sprayed
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B3/00—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements
    • B05B3/02—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements
    • B05B3/10—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces
    • B05B3/1007—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member
    • B05B3/1021—Spraying or sprinkling apparatus with moving outlet elements or moving deflecting elements with rotating elements discharging over substantially the whole periphery of the rotating member, i.e. the spraying being effected by centrifugal forces characterised by the rotating member with individual passages at its periphery

Definitions

  • the invention relates to a method for Manufacture of drops with a narrow size distribution Liquids.
  • liquids in the sense of Invention both clear liquids and solutions, e.g. Metal melts, and flowable dispersions, such as e.g. Suspensions.
  • Rotary atomizers of conventional design can only produce drops with a relatively narrow size distribution in certain narrow operating areas.
  • the effect of laminar jet decay is used. If, for example, the liquid is placed in the center of the disc on a flat, round rotating disc, this will flow radially outwards as a laminar film if a certain limited liquid throughput is maintained and forms liquid threads on the trailing edge of the disc.
  • the liquid threads form naturally at regular intervals on the circumference of the trailing edge.
  • the subsequent disintegration of the liquid threads leads to drops with a very narrow range of sizes. If one describes the size distribution of the droplets produced in this way, for example with the RRSB function according to DIN 66 141, this results in a uniformity parameter of 6 ⁇ m ⁇ 8.
  • the mean droplet size d v.50 is defined in this text as the droplet diameter at which the 50th % Value of the volume distribution is reached; ie that 50% of the sprayed liquid volume takes smaller - and 50% of the sprayed liquid volume larger drop diameter than d v.50 .
  • FR-A-2 662 374 is a rotary atomizer known, which, as indicated, appears to be capable to work with different volumes, under Achieving uniform atomization, even of highly viscous ones Liquids.
  • This atomizer rotor is on the Grooves on the outside, through which the to atomizing liquid through perforations in the cylindrical rotor wall is guided. It is stated that the length of these perforations never doubles Diameter may exceed.
  • the liquid to be atomized is on the inside of the rotor by means of a distributed stationary tube. In particular, they seem grooves on the outside of the rotor which have a uniform drop size during atomization secure, and the improvement achieved is limited.
  • Those commonly used in spray drying Atomizers consist of a flat cylindrical body, usually referred to as a disc atomizer, usually 10 - 50 Has holes or channels. In the case of drilling these usually have diameters in the range of 5 - 30 mm.
  • the fluid is often fed centrally into the body, flows radially outwards and leaves the atomizer through the holes to the outside.
  • the design has the Advantage that the relatively large flow-through holes in usually do not clog, however, the throughput for large-scale industrial applications chosen so that the Fluid in thick, turbulent jets from the holes exit. Due to the high relative speed of The liquid and the ambient gas are already there streaks of fluid emerging turbulently from the openings divided. This creates at the same time high speeds required for small droplet dimensions Droplets with a very wide range of sizes. At the same time occurs because of the high flow rate often a considerable one in the bores of suspensions Wear on the bore walls.
  • Typical liquid throughputs lie with the conventional method, eg for an average droplet size of 250 ⁇ m at approx. 20 - 200 l / h and drilling.
  • the limit is reached through the strength of the material.
  • the minimum throughput per bore results from the lower limit that is required for jet formation.
  • ⁇ is the dynamic viscosity of the liquid.
  • the uniformity parameter of the RRSB distribution lies in the range of 6 ⁇ m ⁇ 8, which is characteristic of laminar beam decay.
  • the invention now relates to a method for atomizing liquids with the aid of rotating hollow cylinders with holes in the cylinder wall, characterized in that the liquid is distributed evenly inside the cylinder on the inner cylinder wall and on the holes and that the volume flow the liquid per hole in the area 1.0 ⁇ V B (a 3rd ⁇ 5 / ⁇ 5 ) 0.25 ⁇ 16 lies and that V B ⁇ 3195 ( ⁇ 2nd / a ⁇ 2) 7/6 (a ⁇ D B / ⁇ ) is observed.
  • V ⁇ B the volume flow of the liquid per hole
  • D B the diameter of the holes
  • D means the diameter of the outer cylinder surface and n - the speed of the cylinder.
  • the total volume flow V ⁇ results from the volume flow V ⁇ B per bore, times the number N of bores in the cylinder.
  • the invention also relates to a method that is characterized in that in the cylinder except the Liquid gases are also introduced.
  • the introduction of the liquid into the cylinder can e.g., with a tube placed over a tube with the Cylinder with rotating baffle plate is arranged.
  • the Baffle plate is conveniently in the middle of the Cylinder height arranged and attached to the bottom of the cylinder.
  • the liquid in the mold emerges from the tube of a jet is passed through the baffle plate to the outside and thus hurled onto the inner cylinder surface and thereby spread over the holes.
  • the even distribution of the liquid on the inner cylinder surface can be particularly easily by the Injection with one-component nozzles or with pneumatic atomizing nozzles, also often called two-component nozzles.
  • Single-component nozzles have proven particularly advantageous proven to produce a conical spray.
  • a another beneficial way of getting the liquid inside Distributing the cylinder is concentric with it arranged rotating nozzles, in particular flat jet nozzles to spray inside the cylinder.
  • the invention relates to a method that characterized in that the liquid with a Single component nozzle or with a pneumatic atomizing nozzle in the cylinder is sprayed in and in this way evenly on the inner cylinder surface and on the Drilling is distributed, as well as a method that is characterized in that the liquid over a or several rotating nozzles sprayed into the cylinder becomes.
  • the invention also relates to a method in the nozzle produces a hollow-cone spray.
  • An advantageous device for executing the inventive method consists of a hollow Cylinder in the wall a variety, for in practice usable liquid throughputs at least 200, In the simplest case, cylindrical bores are introduced.
  • the cylinder is closed with a bottom and bounded at the top with a lid with a central opening. This will cause the liquid to escape axially prevented.
  • the holes in the cylinder wall should be in diameter be chosen so that on the one hand as possible large number can be accommodated on the cylinder surface can, on the other hand, blockage of the holes sufficient dimensions is still avoided.
  • the division the holes should be as narrow as possible, so that again one the largest possible number of holes in the cylinder jacket can be introduced.
  • Typical ratios of pitch t of the bores on the outer cylinder jacket to the diameter D B of the bores are in the range 1.1 ⁇ t / D B ⁇ 5.
  • the minimum division results from the strength of the body which is still sufficient for the required speed.
  • Mean a 2 ⁇ 2nd D n 2nd the centrifugal acceleration on the outer surface of the cylinder with the diameter D, ⁇ - the surface tension of the liquid, ⁇ - the density of the liquid.
  • the full cross section of the bore is not filled with liquid; rather, due to the effect of the Coriolis acceleration, a liquid channel similar to the flow in a partially filled sewer pipe with a slight incline is formed.
  • D B 50 ( ⁇ / ⁇ a) 0.5
  • the ratio of bore length L B to bore diameter D B should be at least 3.
  • bores or holes with cross-sectional shapes other than circular for example rectangular or triangular bores or larger holes with several V-shaped flow channels, can also be used.
  • Square holes have the advantage, for example, that lower Reynolds numbers occur in the holes with the same throughput and the same opening dimensions. However, they are more difficult to manufacture and lead to a lower strength of the cylinder.
  • cylindrical bores for rectangular and triangular holes and holes with several V-shaped channels, an expression for the hydraulic depth of the channel can be determined and a condition for sufficient laminarity can be obtained.
  • conditions can also be set up to avoid blockages and to achieve a sufficient number of channels.
  • Such a device can in a simple manner be made by making larger in the first drilled holes in the cylinder wall, tubes inserted that are all the same degree over the inside protrude inner cylinder wall.
  • Another possibility to produce a device with raised inside The edges of the holes consist of making grooves in the direction the cylinder generator and grooves in the circumferential direction between the bores inside the cylinder. This The method is preferably suitable for drilling in Rectangular division are arranged.
  • the invention also relates to a device for atomizing liquids with a rotating hollow cylinder which is closed on the lower side by a bottom and is delimited on the upper side by a lid with a central opening, characterized by holes with a diameter D B in the Cylinder wall, a bore pitch t on the outer cylinder surface in the range of 1.1 D B ⁇ t ⁇ 5 D B , a ratio of bore length L B to the bore diameter D B of at least 3, and bore diameters in the range 10 ⁇ D B ( ⁇ a / ⁇ ) 0.5 ⁇ 50 for medium droplet sizes greater than or equal to 100 ⁇ m and bore diameters in the range 10 ⁇ D B ( ⁇ a / ⁇ ) 0.5 ⁇ 200 for medium droplet sizes smaller than 100 ⁇ m.
  • Another object of the invention is a Device for atomizing liquids with hollow Cylinders with at least 200 bores in the cylinder wall, a device with cylindrical bores and a Device in which the holes in the cylinder wall in Interior of the cylinder have such depressions that no inner cylinder wall remains. It is also an object the invention a device for atomizing liquids with hollow rotating cylinders are characterized in that the edges of the holes in Inside of the cylinder are raised and by the same amount protrude over the inner cylinder surface.
  • the bores in the cylinder, in the plane of rotation have an inclination towards the radial direction.
  • the turbulence of the strand of liquid flowing out in the bore can be reduced by the fact that the bore axes, which are extended outwards, form an angle ⁇ ⁇ 90 ° at the intersection with the outer cylinder surface against the vector of the circumferential speed (forward inclination), so that rotation causes a fluid backlog arises in the hole. This measure reduces the acceleration effective in the axial direction of the bores.
  • the angle ⁇ > 90 ° should be selected (backward inclination) to avoid sedimentation of solid particles.
  • the higher viscosity ensures sufficient laminarity of the flow even at ⁇ > 90 °.
  • the holes can be straight but also curved.
  • the invention relates to a device that is characterized by holes, the extension of which Bore axes beyond the outer cylinder surface, all the same angle ⁇ in the range 10 ° ⁇ ⁇ 170 ° take the vector of the peripheral speed, as well as one Device, which is characterized in that their the outer cylinder surface extended bore axes around the angle ⁇ in the range 0 ⁇ ⁇ 80 ° Plane of rotation are inclined.
  • a rotationally symmetrical distributor body be installed concentrically in the cylinder and whose diameter increases towards the bottom of the cylinder.
  • a distributor body is particularly simple to carry out is fixed in the cylinder. Will the manifold Can be rotated independently of the cylinder any speed of the cylinder a favorable speed of the distributor body for distributing the liquid in the Cylinders can be adjusted.
  • a particularly advantageous embodiment of a Distribution body consists of a body attached to its Surface has grooves that run in the circumferential direction, so that several circular throwing edges arise. This causes liquid fractions to be different Heights towards the inner cylinder surface flung away. This causes an equalization of the Fluid division.
  • An advantageous embodiment of a Distribution body consists of circular plates with Spacers is assembled between the plates. In this embodiment, the circular Slabs, according to the distribution requirements, of the liquid added to the cylinder, in their Diameter and distance changed easily will.
  • the invention relates to a device for Atomizing liquids with hollow rotating cylinders, which is concentric with a rotationally symmetrical Cylinder built-in distributor body is marked, whose diameter increases towards the bottom, as well as a Device which is characterized by one in the cylinder attached distributor body.
  • the invention also relates to a device for atomizing liquids with hollow rotating cylinders, which is characterized in that the distributor body is independently rotatably mounted in the cylinder is.
  • the invention further relates to a device for atomizing liquids with hollow rotating cylinders, which is characterized in that the distributor body has grooves in its surface, which run in the circumferential direction, and a device where the distributor body made of circular plates and Spacers is composed.
  • the invention also relates to a device for atomizing liquids with hollow cylinders, characterized by holes in the cylinder wall Edges inside the cylinder are raised and around that protrude the same dimension over the inner cylinder surface.
  • the same throughput through every hole in the cylinder can especially with liquids that have no solid particles included, also with a cylindrical porous layer uniform wall thickness can be achieved on the Inside of the cylinder.
  • Filter layers or porous sintered bodies can be used.
  • baffles built into the cylinder can also through baffles built into the cylinder be balanced.
  • the baffles can with the cylinder rotate or with a different direction of rotation or Rotate speed as the cylinder. You make one radial and axial distribution of the liquid in the cylinder.
  • Particularly advantageous embodiments of these Baffles consist of co-rotating, fixed in the cylinder concentric drilled cylinders, in spiral arranged perforated sheets or in wire mesh.
  • the Mesh size, or the size of the holes in the baffles should be larger than the diameter of the holes in the Cylinder.
  • the invention relates to a device for Atomize liquids with rotating hollow Cylinders, which is characterized in that concentric in the cylinder with a second cylindrical porous body uniform wall thickness is installed, as well as a device the baffles built into the cylinder is marked.
  • the invention also relates to a device for atomizing liquids with rotating hollow Cylinders, characterized by baffles in the cylinder, the can be rotated independently of the cylinder, as well as marked through baffles in the form of concentric in the cylinder arranged perforated sheets and in the form of concentric wire mesh arranged in the cylinder, and by Baffles where the hole diameter or the range is larger than the diameter of the holes in the Cylinder wall.
  • the invention also relates to a device for atomizing liquids with rotating hollow Cylinders, with built-in baffles in the shape of Perforated sheets and or wire mesh that are spirally wound are.
  • the inventive device for atomizing Liquids with rotating hollow cylinders are special for the production of spray dried powder in mean drop size range from 50 ⁇ m to 400 ⁇ m Liquids, for the production of powders from organic Melting in the grain or drop size range 0.5 mm - 3 mm and in particular for metal powder from melts in the grain or
  • Suitable drop size range from 10 to 100 ⁇ m.
  • the Drop sizes mentioned here are only typical Values for the listed applications.
  • a further area of application of the device according to the invention are scrubbers for gases to remove dust and for washing out chemical substances.
  • the invention relates to the use of a Device for atomizing liquids, with rotating Hollow cylinders for spray drying, for manufacturing of powders from melts, as well as the use of the Gas cleaning device.
  • the preferred materials for the cylinder are Metals, plastics and ceramics in question.
  • Fig. 1 shows a typical embodiment of the Invention.
  • the bottom 2 and the lid 3 with The liquid 4 is introduced in the central opening. She leaves the cylinder through the holes 5 in the cylinder wall 1. The drops occur at the exit of the holes 5 due to laminar jet decay.
  • the cylinder wall will inside through the inner cylinder surface 6 and outside through the outer cylinder surface 7 limited.
  • the liquid 4 is evenly on the inner cylinder surface 6 and thus distributed over the holes 5. Flows into the cylinder in addition to the liquid also the gas 8. It leaves the Cylinder together with the liquid 4 through the holes 5.
  • the even distribution of the liquid 4 on the inner cylinder surface 6 can e.g. with a single component nozzle 9 - the nozzle used here creates a hollow cone Spray jet - or with two-component nozzles 10.
  • the distribution of the liquid 4 in the cylinder is determined by improved a distributor body 11. It consists in the drawn Fall from a body concentric to the cylinder whose diameter increases towards the bottom 2.
  • the distributor body 11 has grooves 12 in the circumferential direction in its surface on.
  • baffles 13 Inside the cylinder are baffles 13 the cylindrical perforated plates around the liquid evenly on the inner cylinder surface 6 and on the Distribute holes 5.
  • the cylinder is driven via the hollow shaft 13.
  • Fig. 2a shows a section through the hollow cylinder with holes 5 in the cylinder wall 1 and the used Designations.
  • the cylinder wall 1 is through the inner Cylinder surface 6 and the outer cylinder surface 7 limited.
  • the cylinder is closed at the bottom with the bottom 2.
  • At the top is the lid 3 with a central one Opening.
  • 2b shows a section of the outer cylinder surface 7 with a view of the holes 5 and associated names; here is a triangle division shown.
  • Fig. 2c is a section of the drilled cylinder in a plane of rotation.
  • the cylinder wall 1 can be seen outer cylinder surface 7, the inner cylinder surface 6 and the holes 5 in the cylinder wall 1.
  • Fig. 3 shows a rotating cylinder with bores 5 in the cylinder wall 1 and two rotating flat jet nozzles 9, the liquid 4 on the inner cylinder surface 6 distribute evenly so that the liquid throughput is the same in each hole 5.
  • FIG. 4 is a section of a cylinder in a plane of rotation, in which the axes 14 of the bores 5, which are extended over the outer cylinder surface 7, assume an angle ⁇ ⁇ 90 ° with respect to the direction of the vector of the peripheral speed.
  • the direction of rotation according to arrow x or ⁇ ⁇ 90 ° is preferably used for low-viscosity liquids, or to reduce the Re ⁇ number, the direction of rotation according to arrow y or ⁇ > 90 ° is preferably used for higher-viscosity liquids and suspensions.
  • Fig. 5 shows a cylinder in which the axes 14 of the Bores 5 in the cylinder wall 1 an angle ⁇ against Take up the plane of rotation. Flows into the cylinder next to the Liquid 4 also gas 8. That out of the cylinder the gas flowing out of the bores 5 deflects the drops the liquid 4 in the axial direction of the cylinder. Also here is the Re number compared to radial ones Holes 5 reduced.
  • Fig. 6 is a section through a cylinder, the is particularly suitable for suspensions.
  • the holes 5 are provided with countersinks 15 in the interior of the cylinder. Because of the complex geometry of the surface only the intersection of the bore axes 14 with the inner Drawn cylinder wall. Here is a rectangle division shown.
  • FIG. 7 is a sectional drawing of a cylinder; preferably for solid-free liquids.
  • the cylinder is the one concentric to the cylinder porous cylindrical body 16 which has a boundary and Uniformization of the liquid flow rate at everyone Bore 5 causes.
  • Fig. 8 shows an advantageous embodiment of the Cylinders.
  • this version which is especially for pure liquids and melts are suitable
  • the edges of the holes 5 are raised inwards. It turns out thereby a cylindrical liquid level to the Excess liquid overflows evenly 4 leads into each hole 5.
  • the Bores tubes 17 are inserted, all around the same Protrude inwards.
  • Fig. 10 shows a side view of a cylinder triangular holes 32.
  • the cylinder wall consists of Pieces 20 with V-shaped channels 21.
  • the triangular holes 32 are partly through the grooves 21 of the piece 20, partly limited by the back 22 of the adjacent piece.
  • Fig. 11 shows a cross section in plane A-A through the embodiment of the cylinder shown in Fig. 10.
  • Fig. 12 shows a cross section in plane B-B through the embodiment of the cylinder shown in Fig. 10.
  • Fig. 13 shows a single one of the pieces 20 which the Cylinder wall result against the surface that the V-shaped Troughs 21, seen.
  • Fig. 14 shows the same piece 20 seen from above.
  • FIG. 15 shows the same piece 20, but from the side seen.
  • the angle ⁇ shown is the angle between the two faces of a gutter.
  • the width of the hole that from a gutter 21 and the adjacent flat rear another piece 20 is formed, as in Fig. 10 and 12 is indicated by B and the height of this hole with H.
  • the 16 is a cylinder with larger holes 24 with several V-shaped channels 21.
  • the cylinder wall consists of Pieces 20 with V-shaped grooves 21.
  • the holes 24 are from the gutter side of a piece 20, from the back 22 of an adjacent piece 20, from the bottom of the cylinder 2 and limited by the cover of the cylinder 3. In there are several V-shaped channels 21 in each hole 24.
  • FIG 17 shows a cross section of an embodiment, where the holes in the cylinder wall are rectangular Holes 27 are.
  • a wall 28 serves as a flow area.
  • Fig. 18 shows another embodiment in which each of the holes 29 from two cylindrical bores is formed, of which the one 30 a substantial has a larger diameter than the other 31. At In operation, the latter, narrower bore serves as a U-shaped one Channel for the current.
  • the average drop size is 250 ⁇ m.
  • the suspension throughput (4) is 1.0 t / h.
  • a cylinder with an outer diameter of 300 mm is selected for this task.
  • the ratio of bore length L B to bore diameter D B is 6.7; the ratio of bore pitch t to bore diameter D B is 1.67 in the range typical for the invention.
  • the holes (5) are arranged in a triangle.
  • N 7850
  • the ratio of hole length to hole diameter is approx. 7.
  • Gas (8) flows through the holes (5) at a speed in the holes (5) of 40 m / s in order to deflect the drops formed downwards.
  • the gas (8) has no effect on the drop formation process.
  • a droplet size d v.50 30 ⁇ m should be achieved.
  • the outer diameter D of the cylinder is 80 mm.
  • the thickness of the cylinder wall (1) is 5 mm.
  • the cylinder is heated with hot gas (8), for example with argon, which flows through the bores (5) of the body.
  • hot gas (8) for example with argon
  • the liquid lead (1) is discharged from a melt container after the heating phase and flows as a jet onto an impact surface or a distributor body (11) inside the cylinder. Due to the built-in baffles (13) in this case several layers of wound wire mesh, the melt (1) is distributed evenly over the inner cylinder surface (6) and thus over the bores (5).
  • the gas flow (8) remains upright during operation in order to prevent the cylinder from cooling down and the bores (5) from overgrowing.

Landscapes

  • Nozzles (AREA)
  • Vaporization, Distillation, Condensation, Sublimation, And Cold Traps (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen von Tropfen mit enger Größenverteilung aus Flüssigkeiten. Als Flüssigkeiten gelten im Sinn der Erfindung sowohl klare Flüssigkeiten als auch Lösungen, z.B. Metallschmelzen, und fließfähige Dispersionen, wie z.B. Suspensionen.
Das Herstellen von Tropfen aus Flüssigkeiten wird häufig mit dem Begriff "Zerstäuben" beschrieben. Übliche im großtechnischen Maßstab eingesetzte Zerstäubungsverfahren sind das Verdüsen mit Druck in Einstoff-Druckdüsen, z.B. Hohlkegeldüsen, das Verdüsen mit einem Gas in Zweistoffdüsen bzw. mit pneumatischen Zerstäubern sowie das Zerstäuben mit Rotationszerstäubern. Die Erfindung bezieht sich auf das letztgenannte Verfahrensprinzip.
Bei vielen technischen Prozessen sind enge Tropfengrößen verteilungen erwünscht. So müssen Sprühtrockner in ihren Abmessungen nach dem größten Tropfen im Spray dimensioniert werden, da diese Tropfen die längsten Verweilzeiten zum Trocknen erfordern. Ein breites Tropfenspektrum bedeutet daher trotzt geringerer mittlerer Tropfengröße große und damit unvorteilhafte Abmessungen. Die feinsten Tropfen im Spray machen große Aufwendungen bei der Reinigung der Abluft in Form von Filtern und Zyklonen oder ähnlichen Einrichtungen notwendig. Ein breites Tropfengrößenspektrum führt außerdem zu einer breiten Partikelgrößenverteilung des erzeugten sprühgetrockneten Pulvers und damit in einigen Fällen zu unerwünschten anwendungstechnischen Eigenschaften.
Bislang erzeugen alle bekannten im großtechnischen Maßtab, d.h. für einen Durchsatzbereich größer als 100 kg/h, eingesetzten Zerstäubungsverfahren Tropfen mit relativ breiten Größenspektren. Siehe z.B., Chem.-Ing.Techn. 62 (1990) 12, S. 983-994.
Mit Rotationszerstäubern herkömmlicher Bauart können lediglich in bestimmten engen Betriebsbereichen Tropfen mit einer relativ engen Größenverteilung erzeugt werden. Dabei wird der Effekt des laminaren Strahlzerfalls ausgenützt. Gibt man z.B. auf einer ebenen runden rotierenden Scheibe die Flüssigkeit im Zentrum der Scheibe auf, so strömt diese, wenn ein bestimmter begrenzter Flüssigkeitsdurchsatz eingehalten wird, als laminarer Film radial nach außen und bildet an der Abströmkante der Scheibe Flüssigkeitsfäden aus. Die Flüssigkeitsfäden bilden sich am Umfang der Abströmkante auf natürliche Weise in regelmäßigen Abständen. Der anschließende Zerfall der Flüssigkeitsfäden führt zu Tropfen mit einem sehr engen Größenspektrum. Beschreibt man die Größenverteilung der so erzeugten Tropfen z.B. mit der RRSB Funktion nach DIN 66 141 so ergibt sich ca. ein Gleichmäßigkeitsparameter von 6 < m < 8. Als mittlere Tropfengröße dv.50 wird beim diesem Text der Tropfendurchmesser definiert, bei der der 50%-Wert der Volumenverteilung erreicht wird; d.h. daß 50% des versprühten Flüssigkeitsvolumens kleinere - und 50% des versprühten Flüssigkeitsvolumens größere Tropfendurchmesser annimmt, als dv.50.
Der grosse Nachteil der Zerstäubungsmethode mit ebenen rotierenden Scheiben besteht darin, daß der Flüssigkeitsdurchsatz in diesem Strömungsbereich sehr gering ist. Überschlägig kann man angeben, daß der Durchsatz V ˙ niedrigviskoser Flüssigkeiten im Bereich 0,21 < V(ρ3n2/D3σ3)0,25 < 0,32 liegt. Es bedeuten D - Scheibendurchmesser, ρ - Dichte der Flüssigkeit, σ - Oberflächenspannung der Flüssigkeit, n - Drehzahl. Sowohl die engen Grenzen des Durchsatzbereichs als auch der niedrige Wert des Flüssigkeitsdurchsatzes steht einer breiten Anwendung dieses Verfahrens entgegen.
Zum Erzielen höherer Durchsätze wurde vorgeschlagen, mehrere Scheiben übereinander anzuordnen, Chem.-Ing.-Techn. 36 (1964) 1, S. 52-59. Das gleichmäßige Aufteilen der Flüssigkeit auf die Scheiben mit einer verstopfungsarmen Vorrichtung ist jedoch schwierig. Der enge Durchsatzbereich ist auch hier ein Nachteil.
In letzter Zeit werden Scheiben oder Becher, die am Umfang in regelmäßigen Abständen Kerben bzw. Nuten aufweisen, insbesondere zum Versprühen von Lacken eingesetzt. Auf diese Weise kann der Durchsatzbereich für die laminare Strahlbildung erweitert werden. Dennoch ist auch hier der Durchsatzbereich für viele technische Anwendungen nicht ausreichend.
Aus der FR-A-2 662 374 ist ein Rotationszerstäuber bekannt, der, wie angegeben ist, imstande zu sein scheint mit unterschiedlichen Volumenmengen zu arbeiten, unter Erzielung von einheitlicher Zerstäubung, auch von hochviskosen Flüssigkeiten. Dieser Zerstäuber-Rotor ist auf der Aussenseite mit Rillen versehen, durch welche die zu zerstäubende Flüssigkeit durch Perforierungen in die zylinderförmige Rotorwand geführt wird. Es wird angeführt, dass die Länge dieser Perforierungen niemals deren doppelten Durchmesser übersteigen darf. Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird auf der Innenseite des Rotors mittels eines stationären Rohres verteilt. Es scheinen insbesondere die auf der Aussenseite des Rotors befindlichen Rillen zu sein, die bei der Zerstäubung eine einheitliche Tropfengrösse sichern, und die damit erzielte Verbesserung ist begrenzt.
Die in der Sprühtrocknung üblicherweise verwendeten Zerstäuber bestehen aus einem flachen zylindrischen Körper, meist als Scheibenzerstäuber bezeichnet, der meist 10 - 50 Bohrungen oder Kanäle aufweist. Im Fall von Bohrungen haben diese in der Regel Durchmesser im Bereich von 5 - 30 mm. Die Flüssigkeit wird in den Körper häufig zentral aufgegeben, strömt radial nach außen und verläßt den Zerstäuber durch die Bohrungen nach außen. Die Bauform hat zwar den Vorteil, daß die relativ großen durchströmten Bohrungen in der Regel nicht verstopfen, jedoch wird der Durchsatz für großtechnische Anwendungen so hoch gewählt, daß die Flüssigkeit in dicken turbulenten Strahlen aus den Bohrungen austritt. Durch die hohe Relativgeschwindigkeit von Flüssigkeit und dem Umgebungsgas werden die bereits turbulent aus den Öffnungen austretenden Flüssigkeitssträhnen zerteilt. Dadurch entsteht bei den gleichzeitig für kleine Tropfenabmessungen erforderlichen hohen Drehzahlen Tröpfchen mit einem sehr breiten Größenspektrum. Gleichzeitig tritt wegen der hohen Strömungsgeschwindigkeit in den Bohrungen bei Suspensionen häufig ein erheblicher Verschleiß der Bohrungswände auf.
Die Turbulenz in den Flüssigkeitsstrahlen wird durch die hohe Relativgeschwindigkeit zwischen Flüssigkeit und dem Gas, das den Zerstäuber umgibt, noch weiter verstärkt. Es ist bekannt, daß eine hohe Strahlturbulenz immer zu Tropfen mit einem breiten Größenspektrum führt. Übliche Gleichmäßigkeitsparameter der RRSB Verteilung bei diesem Verfahren liegen ca im Bereich 2 < m < 4. Typische Flüssigkeitsdurchsätze liegem beim herkömmlichen Verfahren, z.B. für eine mittlere Tropfengröße von 250 µm bei ca 20 - 200 l/h und Bohrung. Dazu werden typischerweise Drehzahlen von n = 10.000 - 30.000 min-1 angewendet, die je nach Durchmesser Zentrifugalbeschleuigungen von 5.1o4 < a < 1.1o6 m/s2 zur Folge haben. Hier wird die Grenze durch die Festigkeit des Werkstoffes erreicht.
Erfindungsgemäss werden diese Nachteile dadurch beseitigt, daß der Durchsatz der Flüssigkeit in den Bohrungen in der Wand eines rotierenden hohlen zylindrischen Körpers (Zylinders) auf einen vergleichsweise sehr geringen und gleichen Wert eingestellt wird. Gleichzeitig ist wegen der Durchsatzbegrenzung pro Bohrung eine Viehlzahl von Bohrungen erforderlich, um technisch erwünschte Durchsätze zu erzielen. Die Flüssigkeit strömt bei geeigneten niedrigen Durchsätzen in den Bohrungen laminar, sodaß am Austritt der Bohrungen ein laminarer Strahlzerfall eintritt. Der Durchmesser der Bohrungen kann, unter der Voraussetzung daß der Durchsatz pro Bohrung gleich bleibt und wenn ausreichende Bohrungslängen vorgesehen werden, überraschenderweise in weiten Grenzen verändert werden, ohne merklichen Einfluß auf die Tropfengröße. Auf diese Weise können bei vergleichweise niedrigen Drehzahlen und vergleichweise großen Bohrungen, mit geringer Verstopfungsneigung, überraschenderweise feine Tropfen mit enger Größenverteilung erzeugt werden. Dabei wird die Tropfengröße in hohem Maß durch den Durchsatz und die Anzahl der Bohrungen, in erstaunlich geringem Maß durch die Zerstäuberdrehzahl und in sehr geringem Maß durch die Flüssigkeitsdichte und die Oberflächenspannung bestimmt. Die geringe Strömungsgeschwindigkeit in den Bohrungen hat außerdem den Vorteil, daß kaum Verschleiß auftritt.
Der Mindestdurchsatz pro Bohrung ergibt sich aus der unteren Grenze, die für eine Strahlbildung erforderlich ist. Der Durchsatz pro Bohrung beträgt nach Messungen für niedrigviskose Flüssigkeiten: V B = 1,0 (σ5/a3ρ5)0,25.
Der maximal sinnvolle Durchsatz ergibt sich aus der Erkenntnis, daß mit zunehmendem Flüssigkeitsdurchsatz bei diesem Verfahren die Tropfengröße ca mit 3√VB zunimmt und dass die Turbulenz in den abströmenden Flüssigkeitsfäden bei niedriger Viskosität zu einer Verbreitung des Tropfenspektrums führt. Als praktischer Grenzwert für den Durchsatz kann der Wert V B = 16 (σ5/a3ρ5)0,25 angegeben werden. Außerdem soll bei diesem Verfahren gewährleistet sein, daß die Reynoldszahl des Gerinnes in den Bohrungen den Wert Reδ = 400 nicht überschreit, damit die Strömung in den Bohrungen laminar bleibt. Dies ist eine Voraussetzung für das gewünschte enge Tropfenspektrum. Wenn man die Reynoldszahl Reδ = 200 nicht überschreitet, ist man im jeden Fall sicher, dass die Strömung laminar bleibt. Die Reynoldszahl kann aus dem Flüssigkeitsdurchsatz nach Reδ = a δ3 hyρ2 / 3 η2 berechnet werden. Dabei ist η die dynamische Viskosität der Flüssigkeit. Die hydraulische, den Strömungszustand beschreibende Tiefe des Gerinnes in den Bohrungen mit dem Durchmesser DB ergibt sich mit guter Näherung für den das Verfahren charakterisierenden Bereichs aus: δhy = 1,06 [V B η / (a ρ DB )]2/7. Aus diesen Beziehungen wird mit einer Reynoldszahl Reδ = 400 die Bedingung für eine ausreichende Laminarität der Strömung nämlich V B < 3195 (η2 / a ρ2)7/6(a ρ DB /η) erhalten. Der Gleichmäßigkeitsparameter der RRSB-Verteilung liegt unter dieser Bedingung in dem für den laminaren Strahlzerfall charakteristischen Bereich von 6 < m < 8.
Gegenstand der Erfindung ist nun ein Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit Hilfe von rotierenden hohlen Zylindern mit Bohrungen in der Zylinderwand, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit gleichmäßig im Inneren des Zylinders auf die innere Zylinderwand und auf die Bohrungen verteilt wird und daß der Volumenstrom der Flüssigkeit pro Bohrung im Bereich 1,0 < V B (a3ρ5 / σ5)0,25 < 16 liegt und daß V B < 3195 (η2 / a ρ2)7/6 (a ρ DB / η) eingehalten wird. Dabei bedeutet V ˙B - der Volumenstrom der Flüssigkeit pro Bohrung, DB - der Durchmesser der Bohrungen, a - die Zentrifugalbeschleunigung an der äußeren Zylinderoberfläche, ρ - die Dichte der Flüssigkeit, σ - die Oberflächenspannung der Flüssigkeit und η - die dynamische Viskosität der Flüssigkeit, wobei die Zentrifugalbeschleunigung mit der Beziehung a = 2 D π2n2 bestimmt wird. Dabei bedeutet D - der Durchmesser der äußeren Zylinderoberfläche und n - die Drehzahl des Zylinders. Der Gesamtvolumenstrom V ˙ ergibt sich aus dem Volumenstrom V ˙B pro Bohrung, mal der Anzahl N der Bohrungen im Zylinder.
Insofern man mit einer Reynoldszahl des Gerinnes in den Bohrungen zu arbeiten wünscht, die den Wert 200 nicht überschreitet, muss die Bedingung VB < 1410 (η2 / a ρ2)7/6 (a ρ √ DB / η) erfüllt werden.
Beim Sprühtrocknen kann es vorkommen, daß sich am Austritt der Bohrungen des Rotationszerstäubers Produktansätze bilden. Derartige Ansätze können durch das Einleiten von Gas, vorzugsweise dem Trocknungsgas, das mit dem Lösemitteldampf gesättigt ist, oder durch das Einleiten von Lösemitteldampf oder Wasserdampf in den Zylinder vermieden werden. Beim Zerstäuben von Schmelzen bewirkt das Einleiten von aufgeheiztem Gas in den Zylinder ein Vorheizen des Körpers und während des Betriebs ein Aufrechterhalten der Betriebstemperatur zum Vermeiden der Ansatsbildung. Wie noch gezeigt wird, kann bei geeigneter Orientierung der Bohrungsachsen mit dem Gas auch ein Ablenken der Tropfen in Achsrichtung bewirkt werden.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß in den Zylinder außer der Flüssigkeit auch Gase eingeleitet werden.
Das Einleiten der Flüssigkeit in den Zylinder kann, z.B., mit einem Röhrchen erfolgen, das über einer mit dem Zylinder mitrotierenden Prallplatte angeordnet ist. Die Prallplatte wird zweckmäßigerweise in der Mitte der Zylinderhöhe angeordnet und am Boden des Zylinders befestigt. Aus dem Röhrchen tritt die Flüssigkeit in der Form eines Strahls aus, wird durch die Prallplatte nach außen und damit auf die innere Zylinderfläche geschleudert und dadurch auf die Löcher verteilt.
Das gleichmäßige Verteilen der Flüssigkeit auf die innere Zylinderoberfläche kann besonders einfach durch das Eindüsen mit Einstoffdüsen oder mit pneumatischen Zerstäuberdüsen, auch oft Zweistoffdüsen genannt, erfolgen. Besonders vorteilhaft haben sich dabei Einstoffdüsen erwiesen, die einen kegeligen Sprühstrahl erzeugen. Eine andere vorteilhafte Möglichkeit die Flüssigkeit im Inneren des Zylinders zu verteilen besteht darin, sie mit konzentrisch angeordneten rotierenden Düsen insbesondere Flachstrahldüsen im Inneren des Zylinders zu versprühen.
Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren, daß dadurch gekennzeichnet ist, daß die Flüssigkeit mit einer Einstoffdüse oder mit einer pneumatischen Zerstäuberdüse in den Zylinder hineingesprüht wird und auf diese Weise gleichmäßig auf die innere Zylinderfläche und auf die Bohrungen verteilt wird, sowie ein Verfahren, daß dadurch gekennzeichnet is, daß die Flüssigkeit über eine oder mehrere rotierende Düsen in den Zylinder hineingesprüht wird. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren bei der die Düse einen hohlkegeligen Sprühstrahl erzeugt.
Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht aus einem hohlen Zylinder in dessen Wand eine Vielzahl, für in der Praxis brauchbare Flüssigkeitsdurchsätze mindestens 200, im einfachsten Fall zylindrischen Bohrungen eingebracht sind. Der Zylinder ist unten mit einem Boden verschlossen und oben mit einem Deckel mit zentraler Öffnung begrenzt. Dadurch wird ein achsiales Austreten der Flüssigkeit verhindert.
Die Bohrungen in der Zylinderwand sollen im Durchmesser so gewählt werden, daß einerseits eine möglichst große Zahl auf der Zylinderfläche untergebracht werden kann, andererseits ein Verstopfen der Bohrungen durch ausreichende Abmessungen noch vermieden wird. Die Teilung der Bohrungen soll möglichst eng sein, damit wiederum eine möglichst große Zahl von Bohrungen in den Zylindermantel eingebracht werden kann. Durch eine ausreichende Länge der Bohrungen wird sichergestellt, daß alle Tröpfchen aus den Zerstäuberdüsen in den Bohrungen niedergeschlagen werden und zu einem Flüssigkeitsgerinne zusammenfließen.
Typische Verhältnisse von Teilung t der Bohrungen am äußeren Zylindermantel zum Durchmesser DB der Bohrungen liegen im Bereich 1,1 < t/DB < 5. Die Mindestteilung ergibt sich aus der für die erforderliche Drehzahl noch ausreichenden Festigkeit des Körpers. Der Mindestdurchmesser der Bohrungen soll nich kleiner als DB = 10 (σ / ρ a)0,5 ausgeführt werden, damit die notwendige Sicherheit gegen Verstopfen gewährleistet ist. Dabei bedeuten a = 2 π2 D n2 die Zentrifugalbeschleunigung an der äußeren Oberfläche des Zylinders mit dem Durchmesser D, σ - die Oberflächenspannung der Flüssigkeit, ρ - die Dichte der Flüssigkeit. Durch diese Durchmesserwahl wird die Bohrung nicht im vollen Querschnitt mit Flüssigkeit gefüllt, es bildet sich vielmehr durch die Wirkung der Coriolisbeschleunigung ein Flüssigkeitsgerinne ähnlich der Strömung in einem teilgefüllten Abwasserkanalrohr mit geringer Neigung. Obwohl es vom Prinzip hier für den Bohrungsdurchmesser keinen Maximalwert gibt, ist es sinnvoll, den maximalen Durchmesser für mittlere Tropfengrößen dv.50 > 100 µm nicht größer als DB = 50 (σ / ρ a)0,5 , für mittlere Tropfengrößen dv.50 < 100µm, den Bereich DB < 200 (σ / ρ a)0,5 zu wählen, damit eine ausreichende Anzahl an Bohrungen in den Zylinder untergebracht werden kann. Das Verhältnis von Bohrungslänge LB zum Bohrungsdurchmesser DB soll mindestens 3 betragen. Dadurch gleichen sich Schwankungen die durch die Flüssigkeitsaufgabe entstehen, bis zum Bohrungsaustritt aus. Neben runden bzw. zylindrischen Bohrungen können auch Bohrungen oder Löcher mit anderen als kreisförmigen Querschnittsformen, z.B. auch rechteckige oder dreieckige Bohrungen oder grösseren Löcher mit mehreren V-förmigen Strömungsrinnen verwendet werden. Quadratische Bohrungen haben z.B. den Vorteil, daß sich in den Bohrungen bei gleichem Durchsatz und gleichem Öffnungsabmessungen niedrigere Reynoldszahlen einstellen. Sie sind jedoch schwerer zu fertigen und führen zu einer geringeren Festigkeit des Zylinders. Wie für zylindrische Bohrungen kann man auch für rechteckigen und dreieckigen Löcher und Löcher mit mehreren V-förmigen Rinnen einen Ausdruck für die hydraulische Tiefe des Gerinnes bestimmen und dadurch eine Bedingung für eine ausreichende Laminarität erhalten. Wie für zylindrische Bohrungen kann man auch Bedingungen aufstellen um Verstopfungen zu vermeiden und eine ausreichende Anzahl an Rinnen zu erreichen.
Beim Zerstäuben von Suspensionen ist es sinnvoll, eine Vorrichtung zu verwenden, bei der die Bohrungen im Inneren des Zylinders so angesenkt sind, daß innen keine zylindrische Fläche verbleibt. Durch diese Maßnahmen wird vermieden, daß dispergierte Partikel aus der Suspension auf der Zylinderoverfläche sedimentieren und dort zu Anbackungen bilden.
Auch mit grösseren Löchern mit mehreren V-förmigen Rinnen kann man durch die Lochbreite die innere Zylinderoberfläche vermindern. Mit grösseren Lochern mit mehreren V-förmigen Rinnen kann man auch die Sicherheit gegen Verstopfen verbessern. Man kann dieselbe Strömung in einer V-förmigen Rinne als in der Ecke eines dreieckigen Loches erreichen.
Eine besonders gleichmäßige Aufteilung des Flüssigkeitsstroms bei dem gleichzeitig für das Verfahren typischen niedrigen Durchsatz pro Bohrung erfolgt in einer Vorrichtung, bei der die Bohrungsränder an jeder Bohrung um das gleiche Maß nach innen erhaben sind. Dadurch stellt sich im rotierenden Zylinder ein zylindrischer Flüssigkeitsspiegel ein. Bei Aufgabe von mehr Flüssigkeit strömt diese gleichmäßig über die erhabenen Bohrungsränder in die Bohrungen ein.
Auf einfache Weise kann eine derartige Vorrichtung dadurch hergestellt werden, daß in die zunächst größer gebohrten Bohrungen in der Zylinderwand, Röhrchen eingesetzt werden, die innen alle um das gleiche Maß über die innere Zylinderwand herausragen. Eine andere Möglichkeit zur Herstellung einer Vorrichtung mit innen erhabenen Bohrungsrändern besteht im Einbringen von Nuten in Richtung der Zylindererzeuger sowie Nuten in Umfangsrichtung zwischen den Bohrungen im Inneren des Zylinders. Diese Methode ist vorzugsweise für Bohrungen geeignet, die in Rechteckteilung angeordnet sind.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit einem rotierenden hohlen Zylinder der auf der unteren Seite mit einem Boden verschlossen ist und an der oberen Seite mit einem Deckel mit zentraler Öffnung begrenzt ist, gekennzeichnet durch Bohrungen mit dem Durchmesser DB in der Zylinderwand eine Bohrungsteilung t an der äußeren Zylinderoberfläche im Bereich von 1,1 DB < t < 5 DB, einem Verhältnis von Bohrungslänge LB zum Bohrungsdurchmesser DB von mindestens 3, sowie Bohrungsdurchmessern im Bereich 10 < DB (ρ a/ σ)0,5 < 50 für mittlere Tropfengrößen größer oder gleich um 100 µm und Bohrungsdurchmessern im Bereich 10 < DB (ρ a / σ)0,5 < 200 für mittlere Tropfengrößen kleiner als 100 µm.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit hohlen Zylindern mit mindestens 200 Bohrungen in der Zylinderwand, eine Vorrichtung mit zylindrischen Bohrungen und eine Vorrichtung, bei der die Bohrungen in der Zylinderwand im Inneren des Zylinders derartige Einsenkungen aufweisen, daß keine innere Zylinderwand verbleibt. Ebenso ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit hohlen rotierenden Zylindern die dadurch gekennzeichnet sind, daß die Ränder der Bohrungen in Inneren des Zylinders erhaben sind und um das gleiche Maß über die innere Zylinderfläche hervorragen.
Insbesondere bei niedrigviskosen Flüssigkeiten, bzw. dann wenn die Reynoldszahl Reδ in Bohrungen die radial verlaufen, Werte größer als 400 annimmt, ist es von Vorteil, wenn die Bohrungen im Zylinder, in der Rotationsebene eine Neigung gegen die radiale Richtung aufweisen. Bei niedrigviskosen Flüssigkeiten kann die Turbulenz der in der Bohrung abströmenden Flüssigkeitssträhne dadurch vermindert werden, daß die nach außen verlängerten Bohrungsachsen am Schnittpunkt mit der äußeren Zylinderoberfläche gegen den Vektor der Umfangsgeschwindigkeit einen Winkel α < 90° einnehmen (Vorwärtsneigung), sodaß durch die Rotation ein Flüssigkeitsstau in der Bohrung entsteht. Durch diese Maßnahme wird die in Achsrichtung der Bohrungen wirksame Beschleunigung herabgesetzt. Z.B., ist bei einem Neigungswinkel von α = 27,5° nur noch die halbe Beschleunigung in Achsrichtung der Bohrungen wirksam, im Vergleich zu α = 90°. Dadurch wird die Strömungsgeschwindigkeit in den Bohrungen herabgesetzt und die Tiefe δhy des Gerinnes vergrößert. Bei hochviskosen Flüssigkeiten und insbesondere bei Suspensionen soll der Winkel α > 90° gewählt werden (Rückwärtsneigung) um die Sedimentation von Feststoffpartikeln zu vermeiden. Hier sorgt die höhere Viskosität auch bei α > 90° für eine ausreichende Laminarität der Strömung. Die Bohrungen können gerade aber auch gekrümmt ausgeführt sein.
Werden die Bohrungen so ausgeführt, daß die Bohrungsachsen eine Neigung β gegen die Rotationsebenen aufweisen, die durch jene Kreise definiert werden, die durch die rotierende Durchtrittspunkte der Bohrungsachsen durch die äußere Zylinderoberfläche beschrieben werden, erhalten die Tropfen außerdem einen Impuls in Achsrichtung des Zylinders. Besonders effektiv ist die Ablenkung in Achsrichtung des Zylinders durch das in den Zylinder aufgegebene Gas. Die radiale Ausdehnung des Sprühs wird dadurch vermindert und ein Einsatz des Verfahrens in schlankeren Sprühtürmen ermöglicht. Auch bei dieser Vorrichtung tritt der Effekt auf, daß sich bei gleichem Durchsatz eine kleinere Re - Zahl einstellt, als bei radial verlaufenden Bohrungen.
Werden die beschriebenen Neigungsrichtungen der Bohrungsachsen kombiniert, erhält man eine windschiefe Anordnung der Bohrungsachsen zur Zylinderachse. Auch diese Ausführung ist z.B. bei der Sprühtrocknung von niederviskosen Flüssigkeiten in schlanken Türmen von Vorteil.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung, die durch Bohrungen gekennzeichnet ist, deren Verlängerung der Bohrungsachsen über die äußere Zylinderoberfläche hinaus, alle den gleichen Winkel α im Bereich 10° < α < 170° gegen den Vektor der Umfangsgeschwindigkeit einnehmen, sowie eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß deren über die äußere Zylinderoberfläche hinaus verlängerten Bohrungsachsen um den Winkel β im Bereich 0 < β < 80° gegen die Rotationsebene geneigt sind.
Unregelmäßigkeiten beim Aufteilen der Flüssigkeit auf die innere Zylinderwand und auf die Bohrungen können durch einen rotationssymetrischen Verteilerkörper vermieden werden, der konzentrisch im Zylinder eingebaut ist und dessen Durchmesser zum Boden des Zylinders hin zunimmt. Besonders einfach auszuführen ist ein Verteilerkörper der im Zylinder befestigt ist. Wird der Verteilerkörper unabhängig drehbar vom Zylinder ausgeführt, kann bei jeder beliebigen Drehzahl des Zylinders eine günstige Drehzahl des Verteilerkörpers zum Verteilen der Flüssigkeit im Zylinder eingestellt werden.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform eines Verteilerkörpers besteht in einem Körper, der an seiner Oberfläche Nuten aufweist, die in Umfangsrichtung verlaufen, sodaß mehrere kreisförmige Abschleuderkanten entstehen. Dadurch werden Flüssigkeitsanteile auf verschiedenen Höhen in Richtung der inneren Zylinderoberfläche weggeschleudert. Dies bewirkt eine Vergleichmäßigung der Flüssigkeitsaufteilung. Eine vorteilhafte Ausführung eines Verteilerkörpers besteht aus kreisförmigen Platten, die mit Abstandshaltern zwischen den Platten zusammengesetzt ist. Bei dieser Ausführungsform können die kreisförmigen Platten, entsprechend den Anforderungen an die Verteilung, der in den Zylinder aufgegebenen Flüssigkeit, in ihrem Durchmesser und Abstand auf einfache Weise verändert werden.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit hohlen rotierende Zylindern, die durch einen rotationssymetrischen konzentrisch im Zylinder eingebauten Verteilerkörper gekennzeichent ist, dessen Durchmesser zu Boden hin Zunimmt, sowie eine Vorrichtung die gekennzeichnet ist durch einen im Zylinder befestigten Verteilerkörper.
Gegenstand der Erfindung ist außerdem eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit hohlen rotierenden Zylindern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verteilerkörper unabhängig drehbar im Zylinder befestigt ist.
Gegenstand der Erfindung ist weiterhin eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit hohlen rotierenden Zylindern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Verteilerkörper in seiner Oberfläche Nuten aufweist, die in Umfangsrichtung verlaufen, sowie eine Vorrichtung bei der der Verteilerkörper aus kreisförmigen Platten und Abstandshaltern Zusammengesetzt ist.
Ebenso ist Gegenstand der Erfindung eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit Hohlzylindern, gekennzeichent durch Bohrungen in der Zylinderwand deren Ränder im Inneren des Zylinders erhaben sind und um das gleiche Maß über die innere Zylinderfläche vorstehen.
Der gleiche Durchsatz durch jede Bohrung im Zylinder kann insbes. bei Flüssigkeiten die keine festen Partikel enthalten, auch durch eine zylindrische poröse Schicht mit gleichmäßiger Wanddicke erzielt werden, die sich auf der Innenseite des Zylinders befindet. In Frage kommen z.B. Filterschichten oder poröse Sinterkörper.
Unregelmäßigkeiten im Sprühbild der Düsen können außerdem durch in den Zylinder eingebaute Schikanen ausgeglichen werden. Die Schikanen können mit dem Zylinder mitrotieren oder auch mit einer anderen Drehrichtung oder Drehzahl rotieren als der Zylinder. Sie bewirken eine radiale und achsiale Verteilung der Flüssigkeit im Zylinder. Besonders vorteilhafte Ausführungsformen dieser Schikanen bestehen in mitrotierenden, im Zylinder befestigten konzentrischen gebohrten Zylindern, in spiralig angeordneten gelochten Blechen oder in Drahtgeweben. Die Maschenweite, bzw. die Größe der Löcher in den Schikanen soll größer sein als der Durchmesser der Bohrungen im Zylinder.
Gegenstand der Erfindung ist eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit rotierenden hohlen Zylindern, die dadurch gekennzeichnet ist, daß konzentrisch im Zylinder ein zweiter zylindrischer poröser Körper mit gleichmäßiger Wanddicke eingebaut ist, sowie eine Vorrichtung die durch im Zylinder eingebaute Schikanen gekennzeichnet ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit rotierenden hohlen Zylindern, gekennzeichnet durch Schikanen im Zylinder, die unabhängig vom Zylinder drehbar sind, sowie gekennzeichnet durch Schikanen in der Form von konzentrisch im Zylinder angeordneten Lochblechen und in der Form von konzentrisch im Zylinder angeordneten Drahtmaschengeweben, sowie durch Schikanen bei denen der Lochdurchmesser bzw. die Machenweite größer ist als der Durchmesser der Bohrungen in der Zylinderwand.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit rotierenden hohlen Zylindern, mit eingebauten Schikanen in der Form von Lochblechen und oder Drahtgeweben, die spiralig gewickelt sind.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten mit rotierenden hohlen Zylindern ist besonders zum Herstellen von sprühgetrocknetem Pulver im mittleren Tropfengrößenbereich von 50 µm bis 400 µm aus Flüssigkeiten, zum Herstellen von Pulvern aus organischen Schmelzen im Korn- bzw. Tropfengrößenbereich 0,5 mm - 3 mm sowie insbesondere für Metallpulver aus Schmelzen im Korn- bzw.
Tropfengrößenbereich von 10 bis 100 µm geeignet. Die hier genannten Tropfengrößen sind jedoch lediglich typische Werte für die aufgeführten Anwendungen. Selbstverständlich ist es möglich mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auch einen breiteren Bereich der Tropfengrößen abzudecken. Ein weiterer Anwendungsbereich der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Wäscher für Gase zum Entfernen von Staub und zum Auswaschen chemischer Stoffe.
Gegenstand der Erfindung ist die Anwendung einer Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, mit rotierenden Hohlzylindern für die Sprühtrocknung, für das Herstellen von Pulvern aus Schmelzen, sowie die Verwendung der Vorrichtung zur Gasreinigung.
Als Werkstoffe für den Zylinder kommen vorzugsweise Metalle, Plastik und Keramik in Frage.
Die Erfindung wird durch die beigefügten Zeichnungen näher erläutert
Fig. 1 zeigt eine typische Ausführungsform der Erfindung. In den rotierenden hohlen Zylinder bestehend aus der Zylinderwand 1, dem Boden 2 und dem Deckel 3 mit zentraler Öffnung wird die Flüssigkeit 4 eingebracht. Sie verläßt den Zylinder durch die Bohrungen 5 in der Zylinderwand 1. Die Tropfen entstehen am Austritt der Bohrungen 5 durch laminaren Strahlzerfall. Die Zylinderwand wird innen durch die innere Zylinderoberfläche 6 und außen durch die äußere Zylinderoberfläche 7 begrenzt. Die Flüssigkeit 4 wird gleichmäßig auf die innere Zylinderoberfläche 6 und damit auf die Bohrungen 5 verteilt. In den Zylinder strömt neben der Flüssigkeit auch das Gas 8 ein. Es verläßt den Zylinder gemeinsam mit der Flüssigkeit 4 durch die Bohrungen 5.
Das gleichmäßige Verteilen der Flüssigkeit 4 auf die innere Zylinderoberfläche 6 kann z.B. mit einer Einstoffdüse 9 - die hier verwendete Düse erzeugt einen hohlkegelförmigen Sprühstrahl - oder mit Zweistoffdüsen 10 erfolgen. Die Verteilung der Flüssigkeit 4 im Zylinder wird durch einen Verteilerkörper 11 verbessert. Es besteht im gezeichneten Fall aus einem zum Zylinder konzentrischen Körper dessen Durchmesser zum Boden 2 hin zunimmt. Der Verteilerkörper 11 weist in seiner Oberfläche Nuten 12 in Umfangsrichtung auf.
Im inneren des Zylinders befinden sich als Schikanen 13 die zylindrische Lochbleche um die Flüssigkeit gleichmäßig auf die innere Zylinderoberfläche 6 und auf die Bohrungen 5 zu verteilen. Der Antrieb des Zylinders erfolgt über die Hohlwelle 13.
Fig. 2a zeigt einen Schnitt durch den hohlen Zylinder mit Bohrungen 5 in der Zylinderwand 1 und den verwendeten Bezeichnungen. Die Zylinderwand 1 wird durch die innerere Zylinderoberfläche 6 und die äußerere Zylinderoberfläche 7 begrenzt. Der Zylinder ist unten mit dem Boden 2 verschlossen. Oben befindet sich der Deckel 3 mit zentraler Öffnung.
Fig. 2b zeigt einen Ausschnitt der äußeren Zylinderoberfläche 7 mit einer Ansicht der Bohrungen 5 und den dazugehörigen Bezeichnungen; hier ist eine Dreiecksteilung dargestellt.
Fig. 2c ist ein Schnitt des gebohrten Zylinders in einer Rotationsebene. Erkennbar ist die Zylinderwand 1, die äußere Zylinderoberfläche 7, die innerere Zylinderoberfläche 6 und die Bohrungen 5 in der Zylinderwand 1.
Fig. 3 zeigt einen rotierenden Zylinder mit Bohrungen 5 in der Zylinderwand 1 und zwei rotierenden Flachstrahldüsen 9, die die Flüssigkeit 4 auf die innerere Zylinderoberfläche 6 gleichmäßig verteilen, sodaß der Flüssigkeitsdurchsatz in jeder Bohrung 5 gleich ist.
Fig. 4 ist ein Schnitt eines Zylinders in einer Rotationsebene, bei dem die über die äußerere Zylinderoberfläche 7 verlängerten Achsen 14 der Bohrungen 5 gegen die Richtung des Vektors der Umfangsgeschwindigkeit einen Winkel α ≠ 90° einnehmen. Die Drehrichtung gemäß Pfeil x bzw. α < 90° wird vorzugsweise für niederviskose Flüssigkeiten, bzw. zur Verkleinerung der Reδ - Zahl, die Drehrichtung gemäß Pfeil y bzw. α > 90° wird vorzugsweise für höherviskose Flüssigkeiten und Suspensionen angewendet.
Fig. 5 zeigt einen Zylinder bei dem die Achsen 14 der Bohrungen 5 in der Zylinderwand 1 einen Winkel β gegen die Rotationsebene einnehmen. In den Zylinder strömt neben der Flüssigkeit 4 auch Gas 8 ein. Das aus dem Zylinder durch die Bohrungen 5 ausströmende Gas 8 lenkt die Tropfen aus der Flüssigkeit 4 in Achsrichtung des Zylinders ab. Auch hier ist die Re-Zahl im Vergleich zu radial verlaufenden Bohrungen 5 reduziert.
Fig. 6 ist ein Schnitt durch einen Zylinder, der insbesondere für Suspensionen geeignet ist. Die Bohrungen 5 sind im Inneren des Zylinders mit Ansenkungen 15 versehen. Wegen der komplexen Geometrie der Oberfläche sind nur die Schnittpunkte der Bohrungsachsen 14 mit der inneren Zylinderwand gezeichnet. Hier ist eine Rechteckteilung dargestellt.
Fig. 7 ist eine Schnittzeichnung eines Zylinders, vorzugsweise für feststofffreie Flüssigkeiten. Im Zylinder befindet sich der konzentrisch zum Zylinder angeordnete poröse zylindrische Körper 16, der eine Begrenzung und Vergleichmäßigung des Flüssigkeitsdurchsatzes an jeder Bohrung 5 bewirkt.
Fig. 8 stellt eine vorteilhafte Ausführung des Zylinders dar. Bei dieser Ausführung, die besonders für reine Flüssigkeiten und Schmelzen geeignet ist, sind die Ränder der Bohrungen 5 nach innen erhaben. Es stellt sich dadurch ein zylindrischer Flüssigkeitsspiegel ein, der zum gleichmäßigen Überlaufen der überschüssigen Flüssigkeit 4 in jede Bohrung 5 führt. In diesem Fall sind in die Bohrungen Röhrchen 17 eingesetzt, die alle um das gleiche Maß nach innen herausragen.
Fig. 9 zeigt einen rotationssymetrischen Verteilerkörper 11, dessen Durchmesser zum Boden 2 hin zunimmt, bestehend aus kreisförmigen Platten 18 und den Abstandshaltern 19.
Fig. 10 zeigt in Seitenansicht einen Zylinder mit dreieckigen Löchern 32. Die Zylinderwand besteht aus Stücken 20 mit V-förmigen Rinnen 21. Die dreieckigen Löcher 32 werden teils durch die Rinnen 21 des Stückes 20, teils durch die Hinterseite 22 des anliegenden Stückes begrenzt.
Fig. 11 zeigt einen Querschnitt in Ebene A-A durch die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform des Zylinders.
Fig. 12 zeigt einen Querschnitt in Ebene B-B durch die in Fig. 10 gezeigte Ausführungsform des Zylinders.
Fig. 13 zeigt ein einzelnes der Stücke 20, die die Zylinderwand ergeben, gegen die Fläche, welche die V-förmigen Rinnen 21 trägt, gesehen.
Fig. 14 zeigt dasselbe Stück 20, von oben gesehen.
Fig. 15 zeigt dasselbe Stück 20, jedoch von der Seite gesehen. Der angezeigte Winkel Θ ist der Winkel zwischen den zwei Flächen einer Rinne. Die Breite des Loches, die von einer Rinne 21 und der angrenzenden ebenen Hinterseite eines anderen Stückes 20 gebildet wird, wie in Fig. 10 und 12 gezeigt, ist mit B angegeben und die Höhe dieses Loches mit H.
Fig. 16 ist ein Zylinder mit grösseren Löchern 24 mit mehreren V-förmigen Rinnen 21. Die Zylinderwand besteht aus Stücken 20 mit V-förmigen Rinnen 21. Die Löcher 24 werden von der Rinnenseite eines Stückes 20, von der Hinterseite 22 eines angrenzenden Stückes 20, von dem Boden des Zylinders 2 und von dem Deckel des Zylinders 3 begrenzt. In jedem Loch 24 gibt es mehrere V-förmige Rinnen 21.
Fig. 17 zeigt einen Querschnitt einer Ausführungsform, wo die Bohrungen in der Zylinderwand rechteckige Löcher 27 sind. Eine Wand 28 dient als Strömungsfläche.
Fig. 18 zeigt eine andere Ausführungsform, in der jedes der Löcher 29 von zwei zylindrischen Bohrungen gebildet wird, von welchen die eine 30 einen wesentlich grösseren Durchmesser als die andere 31 aufweist. Bei Betrieb dient die letztgenannte, schmalere Bohrung als U-förmige Rinne für die Strömung.
Ausführungsbeispiele Beispiel 1
Zur Herstellung eines sprühgetrockneten Pulvers aus einer Suspension (4) mit der Dichte ρ = 1000 kg/m3, σ = 60·10-3 N/m und einer Viskosität η = 5·10-3 Pas wird eine erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet. Die mittlere Tropfengröße ist 250 µm. Der Suspensionsdurchsatz (4) beträgt 1,0 t/h.
Für diese Aufgabe wird ein Zylinder mit einem Außendurchmesser von 300 mm gewählt. Die Höhe des gebohrten Zylinderabschnitts wird mit H = 150 mm ausgeführt. Bei einer quadratischen Bohrungsteilung von t = 5 mm und einem Bohrungsdurchmesser von DB = 3 mm beträgt die Bohrungszahl N = 5600. Die Dicke der Zylinderwand (1) des Zylinders wird mit s = 15 mm gewählt. Sie entspricht hier der Bohrungslänge. Als Drehzahl werden n = 2000 min-1 eingestellt. Der für die Erfindung charakteristischen Flüssigkeitsdurchsatz pro Bohrung (5) ist V B = 4,9·10-8 m3/s, dies entspricht einem spezifischen Bohrungsdurchsatz V B/(σ5/a3ρ5)0,25 = 6,85. Die Reynoldszahl, gerechnet nach der in der Beschreibung erläuterten Methode, beträgt Reδ = 10,3. Der spezifische Bohrungsdurchmesser beträgt DB/(σ / ρ a)0,5 = 30. Das Verhältnis von Bohrungslänge LB zu Bohrungsdurchmesser DB beträgt 6,7; das Verhältnis von Bohrungsteilung t zu Bohrungsdurchmesser DB liegt mit 1,67 in dem für die Erfindung typischen Bereich.
Beispiel 2
Es wird hier der gleiche Durchmesser D = 300 mm und die gleiche gebohrte Zylinderhöhe HZ = 150 mm gewählt. Die Bohrungen (5) sind mit β = 45° gegen die Rotationsebene nach unten geneigt. Die Bohrungsteilung in Umfangsrichtung ist tu = 4 mm, die Bohrungsteilung in Richtung der Zylindererzeugenden beträgt tz = 4,5 mm, die Bohrungen (5) werden im Dreieck angeordnet. Durch diese Maßnahme ist es möglich, eine besonders große Zahl, N = 7850, von Bohrungen (5) auf der Zylinderfläche (7) unterzubringen. Bei gleichem Durchsatz ist die Bohrungsanzahl eine wesentliche Einflußgröße auf die Tropfendurchmesser. So entstehen bei dieser Bohrungsanzahl, gleicher Flüssigkeit (4) und gleicher Drehzahl wie beim Beispiel 1, jetzt Tropfen von im Mittel 215 µm Durchmesser. Das Verhältnis von Bohrungslänge zu Bohrungsdurchmesser beträgt ca 7. Durch die Bohrungen (5) strömt Gas (8) mit einer Geschwindigkeit in den Bohrungen (5) von 40 m/s, um die gebildeten Tropfen nach unten abzulenken. Das Gas (8) hat keinen Effekt auf den Tropfenbildungsvorgang. Ein weiteres Zerteilen der gebildeten Tropfen tritt erst ab Gasweberzahlen WeG = (v2 GρG d / σ) > 12 auf. Dies entspricht in diesem Beispiel einer Geschwindigkeit von 49 m/s.
Beispiel 3
Beim Zerstäuben von 100 kg/h flüssigem Blei (4) bei einer Temperatur der Schmelze von 400°C soll eine Tropfengröße dv.50 = 30 µm erzielt werden. Zum Vermeiden von Verstopfungen werden die Bohrungen (5) im Zylinder mit DB = 0,8 mm relativ im Vergleich zur geforderten Partikelabmessung groß ausgeführt. Die Bohrungsteilung beträgt t = 0,5 mm, die Bohrungsanzahl im Zylinder beträgt N = 2020, der Außendurchmesser D des Zylinders ist 80 mm. Die Dicke der Zylinderwand (1) ist 5 mm. Bei einer Drehzahl von 15.000 min -1 wird eine Beschleunigung von a = 92.000 m/s2 erreicht, die zur gewünschten mittleren Tropfengröße von dv.50 = 30 µm führt. Zum Anfahren wird der Zylinder mit heißem Gas (8), z.B. mit Argon aufgeheizt, das durch die Bohrungen (5) des Körpers strömt. Das flüssige Blei (1) wird nach der Aufheizphase aus einem Schmelzebehälter abgelassen und strömt als Strahl auf eine Prallfläche oder einen Verteilerkörper (11) im Inneren des Zylinders. Durch die eingebauten Schikanen (13) in diesem Fall mehrere Lagen von gewickeltem Maschendraht wird die Schmelze (1) gleichmäßig auf die innere Zylinderfläche (6) und damit auf die Bohrungen (5) verteilt. Der Gasstrom (8) bleibt auch während des Betriebs aufrecht, um ein Abkühlen des zylinders und ein Zuwachsen der Bohrungen (5) zu vermeiden.

Claims (33)

  1. Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit Hilfe von rotierenden hohlen Zylindern mit Bohrungen (5) in der Zylinderwand (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) gleichmässig im Inneren des Zylinders auf die innere Zylinderoberfläche (6) und auf die Bohrungen (5) verteilt wird und daß der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Bohrung (5) im Bereich 1,0 < VB (a3 ρ5 / σ5)0,25 < 16 liegt und daß die Bedingung VB < 3195 (η2 / a ρ2)7/6 (a ρ DB / η) eingehalten wird, wobei VB - der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Bohrung (5), in m3/s angegeben, a - die Zentrifugalbeschleunigung an der äußeren Zylinderoberfläche (7), in m/s2 angegeben, ρ - die Dichte der Flüssigkeit (4), in kg/m3 angegeben, σ - die Oberflächenspannung der Flüssigkeit (4), in N/m angegeben, und η - die dynamische Viskosität der Flüssigkeit (4), in Pa·s angegeben, bedeutet und wobei die Zentrifugalbeschleunigung mit der Beziehung a = 2 D π2n2 bestimmt wird, wobei D - der Durchmesser der äußeren Zylinderoberfläche (7), in m angegeben, DB - der Durchmesser der Bohrungen (5), in m angegeben, und n - die Drehzahl des Zylinders, in s-1 angegeben, bedeutet.
  2. Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit Hilfe von rotierenden hohlen Zylindern mit rechteckigen Löchern (27) in der Zylinderwand (1), dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) gleichmäßig im Inneren des Zylinders auf die innere Zylinderoberfläche (6) und auf die Löcher (27) verteilt wird, und dass der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Loch (27) im Bereich 1,0 < VL . (a3 ρ5 / σ5)0,25 < 16 liegt, und dass die Bedingung VL < 400 · η·Hρ eingehalten wird, wobei VL der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Loch (27), in m3/s angegeben, H - die Höhe des rechteckigen Loches, in m angegeben, bedeutet und die übrigen Symbole wie in Anspruch 1 definiert sind.
  3. Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit Hilfe von rotierenden hohlen Zylindern mit dreieckigen Löchern (32) oder größeren Löchern (24) mit mehreren V-förmigen Rinnen (21) in der Lochwand, durch welche Löcher (32) bzw. Rinnen (21) jeweils zwei Strömungsflächen gebildet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) gleichmäßig im Inneren des Zylinders auf die innere Zylinderoberfläche (6) und auf die Löcher (32) oder Rinnen (21) verteilt wird, und dass der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Loch (32) oder Rinne (21) im Bereich 1,0 < VR (a3 · ρ5 / σ5)0,25 < 16 liegt und dass die Bedingung VR < 34.000 · 1sin · ηρ · 5/3 · 1a1/3 eingehalten wird, wobei VR der Volumenstrom der Flüssigkeit (4) pro Rinne (21) oder für dreieckige Löcher der Volumenstrom pro Loch, in m3/s angegeben,  der Winkel zwischen den zwei Strömungsflächen ist und die übrigen Symbole wie in Anspruch 1 definiert sind.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in den Zylinder außer der Flüssigkeit (4) auch Gase (8) eingeleitet werden.
  5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) mit einer Einstoffdüse (9) oder mit einer pneumatischen Zerstäuberdüse (10) in den Zylinder hineingesprüht und auf diese Weise gleichmäßig auf die innere Zylinderoberfläche (6) und die Bohrungen (5) verteilt wird.
  6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit (4) über eine oder mehrere rotierenden Düsen (9, 10) in den Zylinder hineingesprüht wird.
  7. Verfahren nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Düse (9, 10) einen hohlkegelförmigen Sprühstrahl erzeugt.
  8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß VB < 1410 (η2 / a ρ2)7/6 · (a · ρ · DB / η).
  9. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit einem rotierenden hohlen Zylinder, der auf der unteren Seite mit einem Boden (2) verschlossen ist und an der oberen Seite durch einen Deckel (3) mit zentraler Öffnung begrenzt ist, gekennzeichnet durch Bohrungen (5) mit dem Durchmesser DB in der Zylinderwand (1), eine Bohrungsteilung t, in m angegeben, an der äußeren Zylinderoberfläche (7) im Bereich von 1,1 DB < t < 5 DB, einem Verhältnis der Länge LB der Bohrungen (5), in m angegeben, zum Durchmesser DB der Bohrungen (5) von mindestens 3, sowie Bohrungsdurchmessern im Bereich 10 < DB (ρ a / σ)0,5 < 50, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße größer oder gleich 100 µm oder Bohrungsdurchmessern im Bereich 10 < DB (ρ a / σ)0,5 < 200, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße kleiner als 100 µm.
  10. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit einem rotierenden hohlen Zylinder, der auf der unteren Seite mit einem Boden (2) verschlossen ist und an der oberen Seite durch einen Deckel (3) mit zentraler Öffnung begrenzt ist, gekennzeichnet durch Löcher (27), (32) mit der Höhe H, in m angegeben, und Breite B, in m angegeben, in der Zylinderwand (1), einem Verhältnis der Länge L, in m angegeben, der Löcher (27), (32) zur Breite B, in m angegeben, der Löcher (27), (32) von mindestens 3, sowie Lochbreiten im Bereich 10 < B . (ρ a / σ)0,5 < 50 und Lochhöhen im Bereich 10 < H (ρ a / σ)0,5 < 50, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße größer oder gleich 100 µm oder Lochbreiten im Bereich 10 < B . (ρ a / σ)0,5 < 200 und Lochhöhen im Bereich 10 < H (ρ a / α)0,5 < 200, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße kleiner als 100 µm.
  11. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten (4) mit einem rotierenden hohlen Zylinder, der auf der unteren Seite mit einem Boden (2) verschlossen ist und an der oberen Seite durch einen Deckel (3) mit zentraler Öffnung begrenzt ist, gekennzeichnet durch Löcher (24) mit mehreren Rinnen (21) mit der Rinnenhöhe H, in m angegeben, und Lochbreite W, in m angegeben, in der Zylinderwand (1), einem Verhältnis der Länge L der Löcher (24) zur Breite W der Löcher (24) von mindestens 3, sowie Lochbreiten W im Bereich 10 < W · (ρ a / σ)0,5 und Rinnenhöhen H im Bereich H (ρ a / σ)0,5 < 50, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße größer oder gleich 100 µm oder Lochbreiten im Bereich 10 < W (ρ a / σ)0,5 und Rinnenhöhen im Bereich H (ρ a / σ)0,5 < 200, zur Herstellung von Tropfen mit einer mittleren Tropfengröße kleiner als 100 µm.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 11, gekennzeichnet durch mindestens 200 Bohrungen (5), Löcher (27), (29), (32) oder Rinnen (21).
  13. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 12, gekennzeichnet durch zylindrische, rechteckige oder dreieckige Bohrungen oder Löcher.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, gekennzeichnet durch Löcher mit einer oder mehreren V-förmigen oder U-förmigen Rinnen (21).
  15. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 13, gekennzeichnet durch Bohrungen (5) oder Löcher (24, 27, 29, 32) in der Zylinderwand (1), die im Inneren des Zylinders derartige Einsenkungen (15) aufweisen, daß keine innere Zylinderoberfläche (6) verbleibt.
  16. Vorrichtung nach Anspruch 9, 12 oder 13, gekennzeichnet durch Bohrungen (5) in der Zylinderwand (1) deren Ränder im Inneren des Zylinders erhaben sind und um das gleiche Maß über die innere Zylinderfläche hervorragen.
  17. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 16, gekennzeichnet durch Bohrungen (5) oder Löcher (24), (27), (29), (32) deren Verlängerung der Bohrungsachsen (14) über die äußere Zylinderoberfläche (7) hinaus, alle den gleichen Winkel α im Bereich von 10° < α < 170° gegen den Vektor der Umfangsgeschwindigkeit einnehmen.
  18. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 12 bis 17, gekennzeichnet durch Bohrungen (5) deren über die äußere Zylinderoberfläche (7) verlängerte Bohrungsachsen (14) um den Winkel β im Bereich 0 < β < 80° gegen die Rotationsebenen geneigt sind.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 18, gekennzeichnet durch einen rotationsymetrischen, konzentrisch im Zylinder eingebauten Verteilerkörper (11) dessen Durchmesser zum Boden (2) hin zunimmt.
  20. Vorrichtung mach Anspruch 9 bis 19, gekennzeichnet durch einen Verteilerkörper (11) der im Zylinder befestigt ist.
  21. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 19, gekennzeichnet durch einen unabhängig vom Zylinder drehbaren Verteilerkörper (11).
  22. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 20, gekennzeichnet durch einen Verteilerkörper (11) der in seiner Oberfläche Nuten (12) aufweist, die in Umfangsrichtung verlaufen.
  23. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 21, gekennzeichnet durch einen Verteilerkörper (11) der aus kreisförmigen Platten (18) und Abstandhaltern (19) zusammengesetzt ist.
  24. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 20, gekennzeichnet durch einen im Zylinder konzentrisch eingebauten zweiten zylindrischen porösen Körper (16) mit gleichmäßiger Wanddicke.
  25. Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 21, gekennzeichnet durch im Zylinder eingebaute Schikanen (13).
  26. Vorrichtung nach Anspruch 22, gekennzeichnet durch unabhängig vom Zylinder drehbare Schikanen (13).
  27. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, gekennzeichnet durch Schikanen (13) in Form von konzentrisch angeordeneten zylindrischen Lochblechen mit Lochdurchmessern größer als die Bohrungen (5).
  28. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, gekennzeichnet durch Schikanen (13) in Form von konzentrisch angeordeneten zylindrischen Drahtmaschengeweben mit Maschenweiten größer als die Bohrungen (5).
  29. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, gekennzeichnet durch Schikanen (13) in Form von spiralig gewickelten Lochblechen mit Lochdurchmessern größer als die Bohrungen (5).
  30. Vorrichtung nach Anspruch 18 und 19, gekennzeichnet durch Schikanen (13) in Form von spiralig gewickelten Drahtmaschengeweben mit Maschenweiten größer als die Bohrungen (5).
  31. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 30 zum Sprühtrocknen von Produkten.
  32. Verwendung der Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 30 zum Herstellen von Pulvern aus Schmelzen.
  33. Verwendung einer Vorrichtung nach Anspruch 9 bis 30 zur Gasreinigung in Wäschern.
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