[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, welche
Vorrichtung
- einen drehbaren hohlen Zylinder zur Aufnahme der zu zerstäubenden Flüssigkeit, und
- einen Antrieb zum Rotieren des hohlen Zylinders enthält,
wobei der hohle Zylinder auf seiner unteren Seite mit einem Boden verschlossen
ist, an seiner oberen Seite eine Öffnung hat, und dessen zylindrische Wand eine Vielzahl
von Rundlochdüsen zur Abgabe der zu zerstäubenden Flüssigkeit aufweist.
[0002] Die Erfindung betrifft ferner Verfahren zum Zerstäuben, zur Sprühkühlung und zur
Sprühtrocknung einer Flüssigkeit unter Verwendung einer Vorrichtung der oben erwähnten
Art.
[0003] Die Erfindung betrifft ferner die Verwendung einer Vorrichtung der oben erwähnten
Art zur Erzeugung von Pulvern aus Lösungen oder Dispersionen, und vorzugsweise aus
Emulsionen.
[0004] Eine Vorrichtung der oben erwähnten Art ist in der Veröffentlichung von P. Schmid
"Ausleaung rotierender poröser Zerstäubungskörper", Verfahrenstechnik 8 (1974) Nr.
7, beschrieben. Diese Veröffentlichung enthält eine prinzipielle Beschreibung der
Benutzung eines Hohlzylinders mit einer Vielzahl von Rundlochdüsen.
[0005] Der Erfindung liegt grundsätzlich die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der oben
angegebenen Art zur Verfügung zu stellen, mit der eine enge Tropfengrössenverteilung
erzielbar ist, wobei die mittlere Tropfengrösse bei der Versprühung in einem Bereich
von 50 bis 500 Mikrometer, und vorzugsweise in einem Bereich von 100 bis 350 Mikrometer
liegen sollte. Im Rahmen dieser grundsätzlichen Aufgabenstellung liegt der Erfindung
ausserdem die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der oben angegebenen Art zur Verfügung
zu stellen, mit welcher technisch erwünschte Durchsätze bei der Zerstäubung der Flüssigkeit
zu erzielen sind, und welche dabei verschleissarm arbeiten soll. Die Struktur und
die Abmessungen des Hohlzylinders und der Rundlochdüsen in dessen zylindrischer Wand
sollen so gewählt seien, dass eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit und der
Temperatur dieser Flüssigkeit im Hohlzylinder und in den soeben erwähnten Rundlochdüsen
erreicht wird, und dass die Rundlochdüsen eine geringe Verstopfungsneigung aufweisen.
Darüber hinaus sollte der Hohlzylinder leicht montier- und abmontierbar sein, und
der Hohlzylinder sowie die Rundlochdüsen sollten leicht zu reinigen sein.
[0006] Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde Verfahren zum Zerstäuben, zur Sprühkühlung
oder zur Sprühtrocknung einer Flüssigkeit mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung
zur Verfügung zu stellen.
[0007] Der Erfindung liegt ferner die Aufgabe zugrunde eine vorteilhafte Verwendung einer
erfindungsgemässen Vorrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit anzugeben.
[0008] Der eine Vorrichtung betreffende Teil der oben erwähnten Aufgabe wird erfindungsgemäss
mit einer ersten Vorrichtung der oben angegebenen Art gelöst, welche die im Patentanspruch
1 definierten Merkmale aufweist.
[0009] Weitere Aspekte dieser erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen
2-12 definiert.
[0010] Die Vorteile dieser ersten erfindungsgemässen Vorrichtung sind wie folgt:
- sie ermöglicht es durch Erzeugung eines laminaren Fadenzerfalls der zu zerstäubenden
Flüssigkeit eine enge Tropfengrössenverteilung zu erzielen, wobei die mittlere Tropfengrösse
bei der Versprühung in einem Bereich von 50 bis 500 Mikrometer, und bei bevorzugten
Ausführungsformen in einem Bereich von 100 bis 350 Mikrometer liegt,
- die eine sehr einfache Struktur, die relativ kleinen Abmessungen und das geringe Gewicht
des Hohlzylinders ermöglichen einen sehr kompakten Aufbau der Vorrichtung zum Zerstäuben
von Flüssigkeiten,
- ein Auswuchten des Hohlzylinders ist nicht nötig,
- die relativ kleinen Abmessungen bewirken weiterhin eine gleichmässige Verteilung der
Flüssigkeit und der Temperatur dieser Flüssigkeit im Hohlzylinder und in den Rundlochdüsen
in der Hohlzylinderwand, wodurch ebenfalls verhindert wird, dass sich die Rundlochdüsen
durch Trocknungs- oder Geliervorgänge zusetzen und sich auf diese Weise verstopfen,
- durch die relativ geringen Strömungsgeschwindigkeiten in den Bohrungen der Rundlochdüsen
des Hohlzylinders wird ein sehr verschleissarmer Betrieb erreicht,
- für den Rotationsantrieb des Hohlzylinders wird erheblich weniger Energie als bei
konventionellen Lösungen benötigt, und
- sie ist für relativ niedrige Flüssigkeitsdurchsätze optimal geeignet.
[0011] In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Hohlzylinder auf einer mitrotierenden
Hohlwelle aufgeschraubt, die zur Einspeisung der zu zerstäubenden Flüssigkeit in den
Hohlzylinder dient. Der Hohlzylinder kann daher mit geringem Aufwand montiert und
abmontiert werden, was den Zeitaufwand für Unterhaltsarbeiten verringert. Hierdurch
und durch die sehr einfache Struktur sowie die geringe Wandstärke des Hohlzylinders
sind der Hohlzylinder sowie die Rundlochdüsen leicht zu reinigen.
[0012] Der eine Vorrichtung betreffende Teil der oben erwähnten Aufgabe wird erfindungsgemäss
auch mit einer zweiten Vorrichtung der oben angegebenen Art gelöst, welche die im
Patentanspruch 13 definierten Merkmale aufweist.
[0013] Weitere Aspekte dieser zweiten erfindungsgemässen Vorrichtung sind in den Unteransprüchen
14-29 definiert.
[0014] Die oben erwähnten Vorteile der ersten erfindungsgemässen Vorrichtung gelten auch
für diese zweite erfindungsgemässe Vorrichtung, wobei durch den relativ geringen Mehraufwand
für das Einlaufrohr trotz der grösseren Abmessungen des Hohlzylinders vorteilhafterweise
eine gleichmässige Verteilung der Flüssigkeit im Hohlzylinder und in den Rundlochdüsen
der zylindrischen Wand des Hohlzylinders, und eine gleichmässige Verteilung der Temperatur
dieser Flüssigkeit im Hohlzylinder erzielt wird.
[0015] Der ein Verfahren betreffende Teil der oben erwähnten Aufgabe wird erfindungsgemäss
mit Verfahren der oben angegebenen Art gelöst, welche in den Patentansprüchen 30-34
definiert sind.
[0016] Mit dem Verfahren gemäss Anspruch 30 wird eine sehr geringe Verstopfungsneigung der
Rundlochdüsen der zylindrischen Wand des Hohlzylinders erzielt.
[0017] Der Teil der oben erwähnten Aufgabe, welcher eine Verwendung der erfindungsgemässen
Vorrichtung betrifft, wird durch die Verwendung gelöst, die durch den Patentanspruch
35 definiert ist.
KURZBESCHREIBUNG DER FIGUREN
[0018] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der beiliegenden Figuren
beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, in welcher
Vorrichtung einen Hohlzylinder gemäss Fig. 2 oder eine Anordnung Hohlzylinder 21 mit
Einlaufrohr 31 gemäss Fig. 9 verwendbar ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer ersten Ausführungsform
11 des Hohlzylinders einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 3 eine vergrösserte Darstellung einer Seitenansicht des Ausschnitts E in Fig.
2,
Fig. 4 eine vergrösserte Darstellung eines kleinen Teils eines Querschnitts der Wand
16 in Fig. 2,
Fig. 5 eine schematische Darstellung eines Querschnitts einer zweiten Ausführungsform
21 des Hohlzylinders einer erfindungsgemässen Vorrichtung,
Fig. 6 eine vergrösserte Darstellung einer Seitenansicht des Ausschnitts F in Fig.
5,
Fig. 7 eine vergrösserte Darstellung eines kleinen Teils eines Querschnitts der Wand
26 in Fig. 5,
Fig. 8 einen Querschnitt eines Einlaufrohrs 31, das im Hohlzylinder 21 gemäss Fig.
5 eingesetzt wird,
Fig. 9 einen Querschnitt des Hohlzylinders 21 gemäss
Fig. 5 mit einem in diesem Hohlzylinder eingesetzten Einlaufrohr 31,
Fig. 10 eine schematische Darstellung einer Anordnung, bei der eine erfindungsgemässe
Vorrichtung zur Erzeugung von Pulvern aus Lösungen oder Dispersionen, und vorzugsweise
aus Emulsionen verwendet wird.
Fig. 11 ein Diagramm aus dem die mit der erfindungsgemässen Vorrichtung erzielte enge
Korngrössenverteilung, dargestellt als Volumenverteilung, hervorgeht.
PRINZIPIELLE STRUKTUR EINER ERFINDUNGSGEMÄSSEN VORRICHTUNG
[0019] Wie in Fig. 1 dargestellt, enthält eine erfindungsgemässe Vorrichtung folgende Komponenten:
- einen drehbaren hohlen Zylinder 11 oder 21 zur Aufnahme der zu zerstäubenden Flüssigkeit,
- einen elektromechanischen Antrieb 12 zum Rotieren des hohlen Zylinders 11 bzw. 21
enthält, und
- Mittel, durch welche die zu zerstäubende Flüssigkeit dem hohlen Zylinder 11 bzw. 21
mit einem bestimmten Druck zugeführt wird. Dieser Druck liegt z.B. zwischen 0.3 und
5 bar.
[0020] Die zuletzt genannten Mittel können z.B. eine mitrotierende Hohlwelle 19 umfassen,
welche auch vom Antrieb 12 drehbar ist und welche einerseits z.B. über eine Pumpe
mit einer Quelle der zu zerstäubenden Flüssigkeit, andererseits mit dem Hohlzylinder
11 bzw. 21 verbunden ist.
[0021] Der Hohlzylinder 11 bzw. 21 kann aus allen für den hier beschriebenen Zweck mechanisch
bearbeitbaren Materialien hergestellt werden, z.B. aus einem Metall oder einem Kunststoff.
[0022] Der elektromechanische Antrieb 12 ermöglicht, den hohlen Zylinder 11 mit einer Drehzahl
zu rotieren, die in einem Bereich zwischen 2000 und 20000 Umdrehungen pro Minute und
vorzugsweise zwischen 3000 und 10000 Umdrehungen pro Minute liegt.
[0023] Nachstehend werden zwei verschiedene Ausführungsformen einer erfindungsgemässen Vorrichtung
beschrieben.
ERSTES BEISPIEL EINER ERFINDUNGSGEMÄSSEN VORRICHTUNG
[0024] Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung hat die oben beschriebene
prinzipielle Struktur gemäss Fig. 1 und enthält einen hohlen Zylinder 11 gemäss Figuren
2-4.
[0025] Wie aus Fig. 2 ersichtlich, ist der hohle Zylinder 11 auf seiner unteren Seite mit
einem Boden 13 verschlossen und hat an seiner oberen Seite eine Öffnung 15. Wie in
Figuren 3 und 4 im Detail dargestellt, weist die zylindrische Wand 16 des hohlen Zylinders
11 eine Vielzahl von Rundlochdüsen 18 zur Abgabe der zu zerstäubenden Flüssigkeit
auf.
[0026] Der hohle Zylinder 11 ist an seiner oberen Seite mit der mitrotierenden Hohlwelle
19 trennbar verbunden, durch welche Flüssigkeit in den hohlen Zylinder 11 durch die
Öffnung 15 einführbar ist. Der hohle Zylinder 11 ist vorzugsweise auf die mitrotierende
Hohlwelle 19 aufschraubbar. Dies hat den Vorteil, dass der Hohlzylinder 11 ohne Spezialwerkzeug
montier- bzw. abmontierbar ist. Der hohle Zylinder 11 hat einen Durchmesser, der zwischen
10 und 25 Millimeter liegt.
[0027] Die Fläche der zylindrischen Wand 16, welche die Rundlochdüsen 18 aufweist erstreckt
sich in axialer Richtung über eine Länge, die zwischen 20 und 120 Millimeter liegt.
[0028] Jede der Rundlochdüsen 18 in der zylindrischen Wand 16 des hohlen Zylinders 11 hat
einen Lochdurchmesser, der in einem Bereich zwischen 0.05 und 1 Millimeter liegt,
und der vorzugsweise zwischen 0.1 und 0.4 Millimeter liegt. Jede der Rundlochdüsen
18 in der zylindrischen Wand 16 des hohlen Zylinders 11 hat ein Verhältnis Länge/Lochdurchmesser,
das in einem Bereich zwischen 1 und 50 liegt, und das vorzugsweise zwischen 2 und
10 liegt.
[0029] Mit der soeben beschriebenen Ausführung des Hohlzylinders 11 ist durch geeignete
Wahl der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit, des Durchsatzes der zu zerstäubenden
Flüssigkeit, der Drehzahl und des Durchmessers des hohlen Zylinders 11 eine enge Tropfengrössenverteilung
durch die Erzeugung eines laminaren Fadenzerfalls durch Zertropfen erzielbar, wobei
die mittlere Tropfengrösse bei der Versprühung zwischen 50 und 500 Mikrometer und
vorzugsweise zwischen 100 und 350 Mikrometer liegt.
ZWEITES BEISPIEL EINER ERFINDUNGSGEMÄSSEN VORRICHTUNG
[0030] Eine zweite Ausführungsform einer erfindungsgemässen Vorrichtung hat auch die oben
beschriebene prinzipielle Struktur gemäss Fig. 1, enthält aber anstelle des hohlen
Zylinders 11 (gemäss Figuren 1-3) der ersten Ausführungsform eine Anordnung gemäss
Figuren 5-9, welche einen drehbaren hohlen Zylinder 21 zur Aufnahme der zu zerstäubenden
Flüssigkeit und ein Einlaufrohr 31 enthält, das mit dem hohlen Zylinder 21 drehbar
ist und durch welches die zu zerstäubende Flüssigkeit in den hohlen Zylinder 21 einführbar
ist.
[0031] Wie aus Fig. 5 ersichtlich, ist der hohle Zylinder 21 auf seiner unteren Seite mit
einem Boden 23 verschlossen und hat an seiner oberen Seite eine Öffnung 25. Wie in
Figuren 6 und 7 im Detail dargestellt, weist die zylindrische Wand 26 des hohlen Zylinders
11 eine Vielzahl von Rundlochdüsen 28 zur Abgabe der zu zerstäubenden Flüssigkeit
auf.
[0032] Der hohle Zylinder 21 ist an seiner oberen Seite mit der mitrotierenden Hohlwelle
19 trennbar verbunden, durch welche Flüssigkeit in den hohlen Zylinder 21 durch die
Öffnung 25 einführbar ist. Der hohle Zylinder 21 ist vorzugsweise auf die mitrotierende
Hohlwelle 19 aufschraubbar. Dies hat den Vorteil, dass der Hohlzylinder 21 ohne Spezialwerkzeug
montier- bzw. abmontierbar ist. Der hohle Zylinder 21 hat einen Durchmesser, der zwischen
10 und 60 Millimeter, und vorzugsweise zwischen 20 und 40 Millimeter, liegt.
[0033] Die Fläche der zylindrischen Wand 26, welche die Rundlochdüsen 28 aufweist, erstreckt
sich in axialer Richtung über eine Länge, die zwischen 120 und 400 Millimeter, und
vorzugsweise zwischen 120 und 250 Millimeter liegt.
[0034] Jede der Rundlochdüsen 28 in der zylindrischen Wand 26 des hohlen Zylinders 21 hat
einen Lochdurchmesser, der zwischen 0.05 und 1 Millimeter und vorzugsweise zwischen
0.1 und 0.4 Millimeter liegt. Jede der Rundlochdüsen 28 in der zylindrischen Wand
26 des hohlen Zylinders 21 hat ein Verhältnis Länge/Lochdurchmesser, das zwischen
1 und 50 und vorzugsweise zwischen 2 und 10 liegt.
[0035] Das Einlaufrohr 31 ist im Zylinder 21 so angeordnet, dass die Längsachse 34 des Einlaufrohrs
31 mit der Rotationsachse 27 des hohlen Zylinders 21 zusammenfällt und das Einlaufrohr
31 sich entlang der Rotationsachse 27 des hohlen Zylinders 21 erstreckt.
[0036] Der Eingang 32 des Einlaufrohrs 31 ist mit der Öffnung 25 des hohlen Zylinders 21
und dadurch mit der Quelle der zu zerstäubenden Flüssigkeit verbunden.
[0037] Der Ausgang 33 des Einlaufrohrs 31 ist im Innern des hohlen Zylinders 21 und in seinem
Endbereich angeordnet, in dem der Boden des Hohlzylinders liegt.
[0038] Der Ausgang 33 des Einlaufrohrs 31 ist der Innenseite der Zylinderwand 26 zugewandt,
wobei der Abstand zwischen diesem Ausgang 33 und der Innenseite des Zylinderbodens
23 viel kleiner als der Abstand zwischen diesem Ausgang 33 und der Öffnung 25 des
hohlen Zylinders 21 ist.
[0039] Der Abstand zwischen dem Ausgang 33 des Einlaufrohrs 31 und der Innenseite des Zylinderbodens
23 liegt vorzugsweise zwischen 1 und 20 Millimeter.
[0040] In einer bevorzugten Ausführungsform weist die zylindrische Seitenwand 35 des Einlaufrohrs
31 ausser dem oben erwähnten Ausgang 33 mehrere Öffnungen auf, wobei alle diese Öffnungen
in axialer Richtung zwischen seinem Eingang 32 und seinem Ausgang 33 angeordnet sind.
BEISPIELE VON VERFAHREN, DIE MIT EINER ERFINDUNGSGEMÄSSEN VORRICHTUNG DURCHFÜHRBAR
SIND
[0041] Mit einer erfindungsgemässen Vorrichtung sind zum Beispiel unter anderem folgende
Verfahren 1) bis 5) durchführbar, wobei sämtliche Rundlochdüsen in der zylindrischen
Wand des hohlen Zylinders 11 bzw. 21 vollständig mit der Flüssigkeit gefüllt werden,
und wobei der Flüssigkeitsdurchsatz durch den Hohlzylinder so eingestellt wird, dass
die Flüssigkeit mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0.1 und 2.0 m/s und vorzugsweise
mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0.3 und 1.0 m/s durch die Rundlochdüsen
fliesst.
1) Ein Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels
einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zerstäubt wird.
2) Ein Verfahren zur Sprühkühlung einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels
einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zerstäubt wird, wobei der hohle Zylinder
11 bzw. 21 in einem Gasstrom, z.B. in einem Luftstrom mit einer Lufttemperatur zwischen
5 und 50 °C angeordnet wird. Anstelle von Luft sind andere Gase, z.B. Stickstoff,
verwendbar.
3) Ein Verfahren zur Sprühkühlung einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels
einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zerstäubt wird, wobei die Versprühung in
einem indirekt temperierten Raum erfolgt, in dem die Raumtemperatur zwischen 5 und
50 °C liegt.
4) Ein Verfahren zur Sprühtrocknung einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels
einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zerstäubt wird, wobei der hohle Zylinder
11 bzw. 21 in einem Gasstrom mit einer Gastemperatur zwischen 140 und 300 °C angeordnet
wird.
5) Ein Verfahren zur Sprühtrocknung einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit mittels
einer der oben beschriebenen Vorrichtungen zerstäubt wird, wobei die Versprühung in
einem indirekt temperierten Raum erfolgt, in dem die Raumtemperatur zwischen 140 und
300 °C liegt.
[0042] Die mit den oben beschriebenen, erfindungsgemässen Vorrichtungen erzielbare enge
Korngrössenverteilung ist im Diagramm gemäss Fig. 11 als Volumenverteilung dargestellt.
Anwendungsbeispiele
[0043] Die mit der oben beschriebenen, erfindungsgemässen Vorrichtungen durchführbare Zerstäubungsart
wird grosstechnisch für die Produktion von Pulvern aus Lösungen oder Dispersionen,
und vorzugsweise aus Emulsionen angewendet.
[0044] Der dafür benötigte apparative Aufbau wird schematisch in Fig. 10 dargestellt. Dieser
Aufbau umfasst zum Beispiel:
einen Stapelbehälter 41, eine Feedpumpe 42, ein Filter 43, eine Temperatur konditionierte
Feedleitung 44, einen Sprühbehälter 45, eine Sprüheinrichtung 46, eine Produktaustragleitung
47, und eventuell eine Zufuhrleitung 48 für nötige Hilfsstoffe wie z.B. Kieselsäure,
Stärke, Kalt-/Warmluft oder andere Hilfsmittel.
[0045] Die Maschenweite des Filters 43 wird in Funktion des Lochdurchmessers der Rundlochdüsen
18 bzw. 28 gewählt. Für Lochdurchmesser in einem Bereich zwischen 0.05 und 1 Millimeter
wird z.B. ein Filter 43 mit einer Maschenweite in einem Bereich zwischen 50 und 1000
Mikrometer gewählt. Für Lochdurchmesser in einem Bereich zwischen 0.1 und 0.4 Millimeter
wird vorzugsweise ein Filter 43 mit einer Maschenweite in einem Bereich zwischen 100
und 400 Mikrometer gewählt.
Anwendungsbeispiel: Wirkstoff/Vitamin-Emulsion mit Gelatine
[0046] Die Emulsion wird im Stapelbehälter 41 bei 60°C gelagert. Über die Feedpumpe 42 wird
die Emulsion, mit einer Trockensubstanz von ca. 45-50 %, durch den Filter 43, mit
einer typischen Maschenweite 100-300 Mikrometer, zur Sprüheinrichtung 46 gefördert.
Über die beschriebene Sprüheinrichtung 46 wird die Emulsion in den Sprühbehälter 45
zerstäubt. Die Umgebungstemperatur im Sprühbehälter 45 beträgt 20 °C. Gleichzeitig
werden die benötigten Hilfsstoffe 8 in den Sprühbehälter 45 dosiert.
[0047] Die Versprühung erfolgt mit der erfindungsgemässen Sprüheinrichtung 46.
Rundlochdurchmesser DB = 0.3 Millimeter,
Anzahl der Rundlochdüsen = 1000,
Dicke der Zylinderwand s = 1 Millimeter,
Durchmesser des Hohlzylinders DZ = 25 Millimeter,
Drehzahl der Düse n = 7000 Umdrehungen/Minute.
Emulsionsdurchsatz: 150 kg/Stunde
[0048] Am Ausgang 47 des Sprühbehälters 45 resultiert ein Pulver mit einer mittleren Partikelgrösse
von 200-250 Mikrometer.
[0049] Obwohl in der vorstehenden Beschreibung bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung
mit spezifischen Angaben beschrieben sind, dürfte es klar sein, dass eine solche Beschreibung
nur zur Veranschaulichung dient, und dass Änderungen und Abwandlungen solcher Ausführungsbeispiele
realisierbar sind, ohne die wesentliche Lehre der Erfindung zu verlassen, die durch
die nachstehenden Patentansprüche definiert ist.
Bezugszeichenliste
[0050]
- 11
- hohler Zylinder
- 12
- Rotationsantrieb
- 13
- Boden
- 15
- Öffnung
- 16
- Wand
- 17
- Rotationsachse
- 18
- Rundlochdüse
- 19
- Hohlwelle
- 21
- hohler Zylinder
- 23
- Boden
- 25
- Öffnung
- 26
- Rotationsachse
- 27
- Wand
- 28
- Rundlochdüse
- 31
- Einlaufrohr
- 32
- Eingang
- 33
- Ausgang
- 34
- Längsachse
- 35
- Wand
- 36
- Boden
- 41
- Stapelbehälter
- 42
- Feedpumpe
- 43
- Filter
- 44
- Feedleitung
- 45
- Sprühbehälter
- 46
- Sprüheinrichtung
- 47
- Produktaustragleitung
- 48
- Zufuhrleitung für Hilfstoffe
1. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, welche Vorrichtung
- einen drehbaren hohlen Zylinder (11) zur Aufnahme der zu zerstäubenden Flüssigkeit,
und
- einen Antrieb (12) zum Rotieren des hohlen Zylinders (11) enthält,
wobei der hohle Zylinder auf seiner unteren Seite mit einem Boden (13) verschlossen
ist, an seiner oberen Seite eine Öffnung (15) hat, und dessen zylindrische Wand (16)
eine Vielzahl von Rundlochdüsen (18) zur Abgabe der zu zerstäubenden Flüssigkeit aufweist,
welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass
(a) der hohle Zylinder (11) einen Durchmesser hat, der zwischen 10 und 25 Millimeter
liegt, und
(b) die Fläche der zylindrischen Wand (16), welche die Rundlochdüsen (18) aufweist,
sich in axialer Richtung über eine Länge erstreckt, die zwischen 20 und 120 Millimeter
liegt.
2. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Zylinder an seiner oberen Seite mit einer mitrotierenden Hohlwelle (19)
trennbar verbunden ist, durch welche Flüssigkeit in den hohlen Zylinder (11) durch
die Öffnung (15) einführbar ist.
3. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Zylinder auf die mitrotierende Hohlwelle aufschraubbar ist.
4. Vorrichtung gemäss Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Flüssigkeit mit einem Druck zugeführt wird, der zwischen 0.3 und 5 bar liegt.
5. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (18) in der zylindrischen Wand (16) des hohlen Zylinders (11)
einen Lochdurchmesser hat, der zwischen 0.05 und 1 Millimeter liegt.
6. Vorrichtung gemäss Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hohlzylinder (11) die zu zerstäubende Flüssigkeit durch ein Filter (43) zugeführt
wird, das Partikel durchlässt, deren Grösse unter einen bestimmten Wert liegt,
wobei dieser Wert zwischen 50 und 1000 Mikrometer liegt.
7. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (18) in der zylindrischen Wand (16) des hohlen Zylinders (11)
einen Lochdurchmesser hat, der zwischen 0.1 und 0.4 Millimeter liegt.
8. Vorrichtung gemäss Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hohlzylinder (11) die zu zerstäubende Flüssigkeit durch ein Filter (43) zugeführt
wird, das Partikel durchlässt, deren Grösse unter einen bestimmten Wert liegt,
wobei dieser Wert zwischen 100 und 400 Mikrometer liegt.
9. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (18) in der zylindrischen Wand (16) des hohlen Zylinders (11)
ein Verhältnis
Länge/Lochdurchmesser hat, das zwischen 1 und 50 liegt.
10. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (18) in der zylindrischen Wand (16) des hohlen Zylinders (11)
ein Verhältnis
Länge/Lochdurchmesser hat, der zwischen 2 und 10 liegt.
11. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (12) zum Rotieren des hohlen Zylinders (11) eine Drehzahl
ermöglicht, die zwischen 2000 und 20000 Umdrehungen pro Minute liegt.
12. Vorrichtung gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (12) zum Rotieren des hohlen Zylinders (11) eine Drehzahl
ermöglicht, die zwischen 3000 und 10000 Umdrehungen pro Minute liegt.
13. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, welche Vorrichtung
- einen drehbaren hohlen Zylinder (21) zur Aufnahme der zu zerstäubenden Flüssigkeit,
und
- einen Antrieb (12) zum rotieren des hohlen Zylinders (21) enthält,
wobei der hohle Zylinder (21) auf seiner unteren Seite mit einem Boden (23) verschlossen
ist, an seiner oberen Seite eine Öffnung (25) hat, und dessen zylindrischer Wand (26)
eine Vielzahl von Rundlochdüsen (28) zur Abgabe der zerstäubten Flüssigkeit aufweist,
welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, dass
sie ferner ein Einlaufrohr (31) enthält, das mit dem hohlen Zylinder (21) drehbar
ist und durch welches die zu zerstäubende Flüssigkeit in den hohlen Zylinder (21)
einführbar ist,
wobei der Eingang (32) des Einlaufrohrs (31) mit der Öffnung (25) des hohlen Zylinders
(21) und dadurch mit einer Quelle der zu zerstäubenden Flüssigkeit verbunden ist,
wobei der Ausgang (33) des Einlaufrohrs (31) im Innern des hohlen Zylinders (21) und
in seinem Endbereich angeordnet ist, in dem der Boden des Hohlzylinders liegt,
und wobei das Einlaufrohr (31) im Zylinder so angeordnet ist, dass die Längsachse
(34) des Einlaufrohrs (31) mit der Rotationsachse (27) des hohlen Zylinders (21) zusammenfällt,
es sich entlang der Rotationsachse (27) des hohlen Zylinders (21) erstreckt, und dessen
Ausgang (33) der Innenseite der Zylinderwand (26) zugewandt ist, wobei der Abstand
zwischen diesem Ausgang (33) und der Innenseite des Zylinderbodens (23) viel kleiner
als der Abstand zwischen diesem Ausgang (33) und der Öffnung (25) des hohlen Zylinders
(21) ist.
14. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen dem Ausgang (33) des Einlaufrohrs (31) und der Innenseite des
Zylinderbodens (23) zwischen 1 und 20 Millimeter liegt.
15. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zylindrische Seitenwand (35) des Einlaufrohrs (31) ausser dem oben erwähnten
Ausgang (33) mehrere Öffnungen aufweist, wobei alle diese Öffnungen in axialer Richtung
zwischen seinem Eingang (32) und seinem Ausgang (33) angeordnet sind.
16. Vorrichtung gemäss Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
(b) der hohle Zylinder (21) einen Durchmesser hat, der zwischen 10 und 60 Millimeter
liegt, und
(c) die Fläche der zylindrischen Wand (26), welche die Rundlochdüsen (28) aufweist,
sich in axialer Richtung über eine Länge erstreckt, die zwischen 120 und 400 Millimeter
liegt.
17. Vorrichtung gemäss Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, dass
(b) der hohle Zylinder (21) einen Durchmesser hat, der zwischen 20 und 40 Millimeter
liegt, und
(c) die Fläche der zylindrischen Wand (26), welche die Rundlochdüsen (28) aufweist,
sich in axialer Richtung über eine Länge erstreckt, die zwischen 120 und 250 Millimeter
liegt.
18. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Quelle der zu zerstäubenden Flüssigkeit diese mit einem Druck liefert, der zwischen
0.3 und 5 bar liegt.
19. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Zylinder an seiner oberen Seite mit einer mitrotierenden Hohlwelle (19)
trennbar verbunden ist, durch welche Flüssigkeit in den hohlen Zylinder (21) durch
die Öffnung (25) einführbar ist.
20. Vorrichtung gemäss Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der hohle Zylinder (21) auf die mitrotierende Hohlwelle (19) aufschraubbar ist.
21. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (28) in der zylindrischen Wand (26) des hohlen Zylinders (21)
einen Lochdurchmesser hat, der zwischen 0.05 und 1 Millimeter liegt.
22. Vorrichtung gemäss Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hohlzylinder (21) die zu zerstäubende Flüssigkeit durch ein Filter (43) zugeführt
wird, das Partikel durchlässt, deren Grösse unter einem bestimmten Wert liegt, wobei
dieser Wert zwischen 50 und 1000 Mikrometer liegt.
23. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (28) in der zylindrischen Wand (26) des hohlen Zylinders (21)
einen Lochdurchmesser hat, der zwischen 0.1 und 0.4 Millimeter liegt.
24. Vorrichtung gemäss Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass dem Hohlzylinder (21) die zu zerstäubende Flüssigkeit durch ein Filter (43) zugeführt
wird, das Partikel durchlässt, deren Grösse unter einem bestimmten Wert liegt,
wobei dieser Wert zwischen 100 und 400 Mikrometer liegt.
25. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (28) in der zylindrischen Wand (26) des hohlen Zylinders (21)
ein Verhältnis Länge/Lochdurchmesser hat, das zwischen 1 und 50 liegt.
26. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass jede der Rundlochdüsen (28) in der zylindrischen Wand (26) des hohlen Zylinders (21)
ein Verhältnis Länge/Lochdurchmesser hat, das zwischen 2 und 10 liegt.
27. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (12) zum Rotieren des hohlen Zylinders (21) eine Drehzahl
ermöglicht, die zwischen 2000 und 20000 Umdrehungen pro Minute liegt.
28. Vorrichtung gemäss Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der elektromechanische Antrieb (12) zum Rotieren des hohlen Zylinders (21) eine Drehzahl
ermöglicht, die zwischen 3000 und 10000 Umdrehungen pro Minute liegt.
29. Vorrichtung gemäss einem derAnsprüche 1 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Wahl der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit, der Drehzahl,
und des Durchmessers des hohlen Zylinders (11, 21) eine enge Tropfengrössenverteilung
durch die Erzeugung eines laminaren Fadenzerfalls durch Zertropfen erzielbar ist,
wobei die mittlere Tropfengrösse bei der Versprühung zwischen 100 und 350 Mikrometer
liegt.
30. Verfahren zur Sprühkühlung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Flüssigkeit mittels einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-12 oder
einem der Ansprüche 13-29 zerstäubt wird, und dass dabei der hohle Zylinder (11, 21)
in einem Gasstrom mit einer Gastemperatur zwischen 5 und 50 °C angeordnet wird.
31. Verfahren zur Sprühkühlung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Flüssigkeit mittels einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-12 oder
einem der Ansprüche 13-29 zerstäubt wird, und dass dabei die Versprühung in einem
indirekt temperierten Raum erfolgt, in dem die Raumtemperatur zwischen 5 und 50 °C
liegt.
32. Verfahren zur Sprühtrocknung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Flüssigkeit mittels einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-12 oder
einem der Ansprüche 13-29 zerstäubt wird, und dass dabei der hohle Zylinder (11, 21)
in einem Gasstrom mit einer Gastemperatur zwischen 140 und 300 °C angeordnet wird.
33. Verfahren zur Sprühtrocknung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, dass dabei die Flüssigkeit mittels einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-12 oder
einem der Ansprüche 13-29 zerstäubt wird, und dass dabei die Versprühung in einem
indirekt temperierten Raum erfolgt, in dem die Raumtemperatur zwischen 140 und 300
°C liegt.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 30-33, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Wahl der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit, des Durchsatzes
der zu zerstäubenden Flüssigkeit, der Drehzahl des hohlen Zylinders (11, 21), des
Durchmessers des hohlen Zylinders (11, 21) und des Rundloch-Durchmessers (18, 28)
eine enge Tropfengrössenverteilung durch die Erzeugung eines laminaren Fadenzerfalls
durch Zertropfen erzielbar ist, wobei die mittlere Tropfengrösse bei der Versprühung
zwischen 50 und 500 Mikrometer liegt.
35. Verfahren nach einem der Ansprüche 30-33, dadurch gekennzeichnet, dass durch geeignete Wahl der Viskosität der zu zerstäubenden Flüssigkeit, des Durchsatzes
der zu zerstäubenden Flüssigkeit, der Drehzahl des hohlen Zylinders (11, 21), des
Durchmessers des hohlen Zylinders (11, 21) und des Rundloch-Durchmessers (18, 28)
eine enge Tropfengrössenverteilung durch Erzeugung eines laminaren Fadenzerfalls durch
Zertropfen erzielbar ist, wobei die mittlere Tropfengrösse bei der Versprühung zwischen
100 und 350 Mikrometer liegt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 30-35, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsdurchsatz durch den Hohlzylinder so eingestellt wird, dass die Flüssigkeit
mit einer Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0.1 und 2.0 m/s und vorzugsweise mit einer
Strömungsgeschwindigkeit zwischen 0.3 und 1.0 m/s durch die Rundlochdüsen fliesst.
37. Verwendung einer Vorrichtung gemäss einem der Ansprüche 1-12 oder einem der Ansprüche
13-29 zur Erzeugung von Pulvern aus Lösungen oder Dispersionen, und vorzugsweise aus
Emulsionen.