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Düse

NUBILOSA Einstoffdüsen, Zweistoffdüsen, Dreistoffdüsen , Mehrkanaldüsen, Spezialdüsen

1. Einstoffdüse, Hohlkegeldüse, Druckdüse
Die Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgt bei diesem Düsentyp durch Aufprägung einer Drallströmung und Beschleunigung auf hohe Austrittsgeschwindigkeit. Deshalb benötigen diese Düsen einen hohen Flüssigkeitsvordruck von ca. 5 bis über 100 bar. Die Drallströmung erzeugt am Düsenaustritt einen hohlkegelförmigen Flüssigkeitskonus, der in gleichmässige Tröpfchen mit einer engen Verteilung zerfällt.

Einstoffdüse 3kB

Die Düse (Abb. 1) besteht aus dem Düsenkörper (1), dem Dralleinsatz (2) und der Halteschraube (3). Sie enthält keine bewegten Teile. Durch Veränderung des Flächenverhältnisses von Dralleinsatz und Austrittsöffnung kann man den Sprühwinkel an die Anwendung anpassen. Gleichzeitig ändert man dadurch die Tropfenverteilung. Größere Sprühwinkel bedeuten bei gleichem Vordruck feinere Tropfen.

Die erzeugte Tropfengrösse hängt weiter stark vom angewandten Vordruck ab. Mit steigendem Vordruck wird der mittlere Durchmesser zu kleineren Werten verschoben und gleichzeitig die Verteilungsbreite verringert.

Durch Wahl entsprechender Werkstoffe wird das Auswaschen des Düsenmundes verhindert, wenn die Flüssigkeit abrasive Bestandteile enthält.

Die Einstoffdüse wird überwiegend für Lösungen, Emulsionen, Dispersionen  und Suspensionen mit kleiner Primärpartikelgrösse eingesetzt. Wegen der Homogenität der zu zerstäubenden Flüssigkeit bleibt sie zuverlässig von Verstopfungen frei. Das erzeugte Tropfenspektrum zeichnet sich durch eine enge Verteilung aus. Der Energieverbrauch für die Zerstäubung liegt deutlich unter dem von Zweistoffdüsen und Scheibenzerstäubern.

Technische Daten
Durchsatzbereich: 1..500 kg/h
Druck: 5..200 bar
Sprühwinkel: 30..90 Grad
Material: Rostfreier Edelstahl 1.4120 oder 1.4571

 

2. Zweistoffdüsen Typ NUBILOSA (Pneumatische Düsen)

Die Flüssigkeit wird bei diesem Düsentyp drucklos zudosiert. Die Zerstäubung erfolgt durch Druckluft oder ein anderes Gas mit einem Druck von 0,5 bis 5 bar. Die Zerstäubung selbst findet ausserhalb in einem kleinen Volumen vor der Düse statt (Aussenmischdüse). Dadurch sind keine engen Bohrungen erforderlich, die verstopfungsanfällig wären. Dieser Düsentyp eignet sich deshalb hervorragend für hochviskose Flüssigkeiten. Auch größere Feststoffpartikel in der Flüssigkeit verursachen keine Probleme. Selbst sehr abrasive Stoffe können mit diesem Typ zerstäubt werden, da die Flüssigkeit nur mit sehr geringer Geschwindigkeit an feststehenden Wänden entlangstreicht.
Die Düse (Abb.2)

besteht aus dem Körper (1) mit dem tangentialen Zerstäubungsgasanschluss, der Spindel (2) mit der Bohrung für die Flüssigkeit und einer Überwurfmutter (3) zur Befestigung der Spindel. Die Düse kann mit dem Bajonettflansch (4) an Behältern befestigt werden. Sie enthält keine bewegten Teile.

Die Tropfengröße hängt von folgenden Parametern ab:

  • den Flüssigkeitseigenschaften, Viskosität, Oberflächenspannung und Dichte,
  • dem Zerstäubungsgasdruck,
  • dem Massenverhältnis MR zwischen Massenstrom des Zerstäubungsgases und Massenstrom der Flüssigkeit,
  • der Düsengrösse.

Steigende Viskosität, Oberflächenspannung oder Dichte führen zu größeren Tropfen; steigender Zerstäubungsgasdruck und ein größeres Massenverhältnis MR erzeugen kleinere Tropfen. Da der Massenstrom des Zerstäubungsgases durch die Düse vom Zerstäubungsgasdruck abhängt, kann man durch Variieren des Drucks die Tropfenverteilung sehr einfach beeinflussen.

Die Düse ist mit einem Bajonettverschluss ausgerüstet. Dadurch können auf Behälter aufgesetzte Düsen leicht visuell inspiziert werden.

Technische Daten
Durchsatzbereich: 1..500 kg/h
Flüssigkeitsvordruck: +-80 mbar
Zerstäubungsgasdruck: 0,5..5 bar
Sprühwinkel: 30 Grad
Material: Körper rostfreier Stahl 1.4581 Spindel 1.4571

3. Dreistoffdüsen, Dreikanaldüsen

3.1. Neuentwicklung von Dreikanaldüsen

Neben der schon länger existierenden Serie von Zweistoffdüsen für Durchsätze von von 0,5 bis 200 kg/h Flüssigkeit wurden neue Dreikanaldüsen für Anwendungen mit Durchsätzen bis zu 5 t/h in einer Düse entwickelt.
Die Hochskalierung der Querschnitte zur Erzielung höherer Durchsätze bewirkt meist auch eine Verschiebung und Verbreiterung des Tropfenspektrums. Es wird bei gleichem Verhältnis MR zwischen Zerstäubungsgas und Flüssigkeitsmassenstrom und bei gleichem Zerstäubungsgasdruck ein größerer mittlerer Tropfendurchmesser erzeugt, wenn man zu größeren Durchsätzen skaliert.
In der Neuentwicklung wird dies vermieden, indem

  • das Zerstäubungsgas innen und außen an der schlauchförmig austretenden Flüssigkeit geführt wird,
  • die Strömungsführung optimiert wurde.

Die Optimierung erfolgte dadurch, dass die Geometrie variiert wurde unter Beachtung einfacher strömungsmechanischer Grundlagen und die erzeugbare Tropfengröße mittels Laserbeugungsspektroskopie gemessen wurde.

3.2. Anwendungen

3.2.1 Zerstäubungstrocknung von E-PVC

Turmdurchmesser 8,5 m
Durchsatz Latex 6 t/h
Anzahl Düsen 4
Typ 15B6V1

Es wurde eine nur leicht veränderte Granulometrie des ungemahlenen getrockneten Pulvers gemessen. Die Viskosität der Paste konnte gleich eingestellt werden. Das Überkorn und der Anteil harter Teilchen wurde leicht verringert.

3.2.2 Sprühkühler an einem Kupferschmelzofen

Luftmenge 40000 Nm³/h
zu zerstäubende Wassermenge bis zu 5 t/h
Anzahl Düsen 2
Typ 25B6V1 mit Twin-Luftzuführung

Die Kühlung dient als Notkühlung bei Ausfall der Zuführung von Rohkupfer. Das nachgeschaltete Schlauchfilter wird sicher unter den maximal zulässigen Temperaturen gehalten.

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       Abb.1 Einstoffdüse                        Abb.2 Zweistoffdüse