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    • 专利摘要:
    Der in der Anwendung der Pulverherstellung häufigste eingesetzte Zerstäubertyp ist der Zweistoffzerstäuber mit interner oder externer Mischung von Zerstäubungsmedium mit Fluid. Nach dem Stand der Technik der Zweistoff-Zerstäubung mittels Gasen oder Flüssigkeiten bei externer Mischung wird ein zumeist zentral geführter Schmelzestrahl von einer auftreffenden oder parallel zum Strahl geführten Gas- oder Flüssigkeitsströmung zerstäubt. Hieraus resultieren Partikel mit einem breiten Partikelgrößenspektrum. Die Erfindung erhöht die Effizienz des Zerstäubungsverfahrens gegenüber dem Stand der Technik und erzeugt ein Pulver mit einem gegenüber dem Stand der Technik engeren Partikelgrößenspektrum. Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Zerstäubung von Fluiden dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlich zugeführter Fluidstrom in einer beheizbaren Zuführkammer (5) derart geführt wird, dass das Fluid die Zuführkammer als konzentrischer Ringstrahl (9) verlässt. Das Zerstäubergas wird in der erfindungsgemäßen Vorrichtung derart in mindestens zwei Teilströmen geführt, dass ein Teilstrom zentral im Inneren des konischen Flüssigkeitsstrahls (9) zugeführt wird und ein weiterer Teilstrom (11) den ringförmigen Flüssigkeitsstrahl (9) konzentrisch von außen umgibt. Das erfindungsgemäße Verfahren und die Vorrichtung eignen sich insbesondere zur Herstellung von Pulvern aus Lösungen und Suspensionen sowie keramischen und metallischen Schmelzen.The most common type of atomizer used in powder manufacturing is the two-substance atomizer with an internal or external mixture of atomizing medium with fluid. According to the state of the art of two-substance atomization by means of gases or liquids with external mixing, a mostly centrally guided melt jet is atomized by an incident gas flow or liquid flow parallel to the jet. This results in particles with a wide range of particle sizes. The invention increases the efficiency of the atomization process compared to the prior art and produces a powder with a narrower particle size spectrum compared to the prior art. According to the invention, the device for atomizing fluids is characterized in that a continuously supplied fluid stream is guided in a heatable feed chamber (5) such that the fluid leaves the feed chamber as a concentric ring jet (9). In the device according to the invention, the atomizing gas is guided in at least two partial flows such that a partial flow is fed centrally in the interior of the conical liquid jet (9) and a further partial flow (11) concentrically surrounds the annular liquid jet (9) from the outside. The method and the device according to the invention are particularly suitable for producing powders from solutions and suspensions as well as ceramic and metallic melts.
    公开号:DE102004001346A1
    申请号:DE200410001346
    申请日:2004-01-08
    公开日:2004-07-29
    发明作者:Klaus Prof. Dr.-Ing. Bauckhage；Cevin Dipl.-Ing. Czisch；Alfred Dipl.-Ing. Edlinger；Udo Priv. Doz. Dr.-Ing. Fritsching
    申请人:Tribovent Verfahrensentwicklung GmbH；
    IPC主号:B01J2-04
    专利说明:
    [0001] Die Zerstäubung von Fluiden als klassisches verfahrenstechnischesGrundverfahren ("unit-operation") überführt einKontinuum (Flüssigkeit)mittels intrinsischer (z.B. potentieller) oder extern aufgeprägter (z.B.kinetischer) Energie in ein disperses System (Tropfen-Spray). wesentlicheAufgabe des Verfahrens der Zerstäubungist die Erzeugung einer vergrößerten Phasengrenzfläche zwischender Flüssigkeit unddem umgebenden Gas als Summe der Oberflächen des erzeugten Tropfenspektrums(A ~ nidi2) bei minimalem Energieaufwand.The atomization of fluids as a classic basic process technique ("unit operation") converts a continuum (liquid) into a disperse system (drop spray) using intrinsic (eg potential) or externally applied (eg kinetic) energy. The essential task of the atomization process is to generate an enlarged phase interface between the liquid and the surrounding gas as the sum of the surfaces of the droplet spectrum generated (A ~ n i d i 2 ) with minimal energy expenditure.
    [0002] Die mannigfaltigen Anwendungen vonZerstäubungsverfahrenim Rahmen verfahrenstechnischer Prozesse und Anlagen können z.B.in die impaktorientierten (zur Beschichtung oder Kühlung etc.)und die auf die Spraystruktur (in der Verbrennung, Pulvererzeugungund -beschichtung etc.) gerichteten Verfahren eingeteilt werden.Eine weitere Einteilung erfolgt auf der Basis des Zerstäubertyps, welcherwiederum durch die Art der Energieeinbringung charakterisiert ist.Der hierbei in der Anwendung der Pulverherstellung aus Lösungen,Schmelzen oder Suspensionen häufigsteeingesetzte Zerstäubertypist die Zweistoffzerstäubungmit interner oder externer Mischung von Zerstäubungsmedium und Fluid.The diverse applications ofsputteringin the context of process engineering processes and plants, e.g.into the impact-oriented (for coating or cooling etc.)and that on the spray structure (in combustion, powder productionand coating etc.) can be classified according to the method.A further classification is based on the atomizer type, whichis in turn characterized by the type of energy input.Here in the application of powder production from solutions,Melting or suspensions most commonatomizer type usedis the two-substance atomizationwith internal or external mixture of atomizing medium and fluid.
    [0003] Der Stand der Technik der Zerstäubung von Fluidenist in zahlreichen Monographien und Übersichtsbeiträgen dargelegt(s. z.B. [Lefebvre, A.H.: Atomization and Sprays, Hemisphere Publ.Corp. New York et al. 1989; Bayvel, L.; Orzechowski, Z.: LiquidAtomization, Taylor & FrancisPubl. Washington DC 1993; Nasr, G.G., Yule, A.J.; Bendig, L.: Industrial Sprays,Springer Verlag, Berlin 2002]). Ebenfalls sind die speziellen Anforderungenzur Zerstäubungvon keramischen oder metallischen Schmelzen Gegenstand einiger Übersichten(s. z.B. [Yule, A.J.; Dunkley, J.J.: Atomization of Melts, ClarendonPress, Oxford 1994; Lawley, A.: Atomization – The Production of Metal Powders,Metal Powder Industries Federation, Princeton 1992; Lavernia, E.J.;Wu, Y.: Spray Atomization and Deposition, J. Wiley & Sons, Chichester 1996]).The prior art of atomization of fluidsis presented in numerous monographs and reviews(see e.g. [Lefebvre, A.H .: Atomization and Sprays, Hemisphere Publ.Corp. New York et al. 1989; Bayvel, L .; Orzechowski, Z .: LiquidAtomization, Taylor & FrancisPubl. Washington DC 1993; Nasr, G.G., Yule, A.J .; Bendig, L .: Industrial Sprays,Springer Verlag, Berlin 2002]). Also the special requirementsfor atomizationof ceramic or metallic melts is the subject of some reviews(See e.g. [Yule, A.J .; Dunkley, J.J .: Atomization of Melts, ClarendonPress, Oxford 1994; Lawley, A .: Atomization - The Production of Metal Powders,Metal Powder Industries Federation, Princeton 1992; Lavernia, E.J .;Wu, Y .: Spray Atomization and Deposition, J. Wiley & Sons, Chichester 1996]).
    [0004] Zur Herstellung von Pulvern aus Lösungen sowiekeramischen oder metallischen Schmelzen oder zur Sprühkompaktierungkommt hierbei die Technik der Zweistoff-Zerstäubung mittels Gasen oder Flüssigkeitenbei externer Mischung von Zerstäubungsmittelund Schmelze zum Einsatz. Hierbei wird ein zumeist zentral geführter Schmelzestrahl voneiner auftreffenden oder parallel zum Strahl geführten Gas- oder Flüssigkeitsströmung, dieden Schmelzestrahl zumeist konzentrisch umgibt, zerstäubt. DieSchmelze wird hierbei bei Temperaturen oberhalb des Schmelzpunktsaus einem Schmelztiegel (diskontinuierliche Schmelzezuführung) odereinem Verteilersystem (kontinuierliche Schmelzezuführung) alszylindrischer Strahl oder Flachstrahl in den Zerstäubungsbereicheingebracht. Als Zerstäubergaswerden hierbei Luft oder Inertgase wie Argon, Helium oder Stickstoffverwendet. Die Gase werden aus Gasdrucknetzen oder Flüssigtanksunter Druck zugeführtund könnenvor der Zerstäubungerhitzt werden. Als Flüssigkeitenkommt neben Wasser auch Flüssiggaszum Einsatz. Die Verbrauchskosten des Zerstäubungsprozesses ergeben sichaus den Bereitstellungskosten der Gase oder Flüssigkeiten und der Energieeffizienzdes Zerstäubungsverfahrens.Hierbei wird letztere zumeist mit dem spezifischen Gasverbrauch(z.B. kg an Gas pro kg an Schmelze) beschrieben. Im hohen Gasverbrauch liegtein wesentlicher Nachteil der Zerstäubung metallischer oder keramischerSchmelzen nach dem Stand der Technik begründet.For the production of powders from solutions as wellceramic or metallic melts or for spray compactinghere comes the technique of two-substance atomization using gases or liquidswith external mixing of atomizing agentsand melt for use. A mostly centrally guided melt jet ofan incident or parallel gas or liquid flow, theusually surrounds the melt jet concentrically, atomized. TheMelting occurs at temperatures above the melting pointfrom a crucible (discontinuous melt feed) ora distribution system (continuous melt feed) ascylindrical jet or flat jet in the atomization areabrought in. As an atomizing gasair or inert gases such as argon, helium or nitrogenused. The gases are made from gas pressure networks or liquid tanksfed under pressureand canbefore atomizationbe heated. As liquidscomes liquid as well as waterfor use. The consumption costs of the atomization process resultfrom the cost of providing the gases or liquids and energy efficiencythe atomization process.The latter is mostly related to the specific gas consumption(e.g. kg of gas per kg of melt). The gas consumption is higha major disadvantage of atomizing metallic or ceramicMelting based on the prior art.
    [0005] Jedes Zerstäubungsverfahren resultiertin Partikeln, welche ein Spektrum der Tropfen- oder Partikelgrößen aufweist,welches wiederum charakterisiert ist durch die Art der Partikelgrößenverteilung, einenLage- und einen Streuparameter. Anwendungstechnisch ist im Rahmender Pulverproduktion zumeist nicht das gesamte Partikelgrößenspektrum, welchesdurch die Zerstäubunghergestellt wird, von Interesse, sondern lediglich ein enges Kornspektrum. Hierfür sind zumeistdem Zerstäubungsprozess nachgeschalteteKlassierverfahren notwendig, um die interessierende Pulverfraktionaus dem Zerstäubungsergebnisherzustellen. Die Breite der Partikelgrößenverteilung eines Zweistoff-Zerstäubungsverfahrenswird hierbei wesentlich durch die Art des Schmelzezerfalls bei derInteraktion mit dem Zerstäubergasgeprägt.Die nach dem Stand der Technik bei extern mischenden Zweistoffdüsen derSchmelzezerstäubungerzielbare Enge der Partikelgrößenverteilungist hierbei in vielen Anwendungen nicht ausreichend.Every atomization process resultsin particles that have a spectrum of droplet or particle sizes,which in turn is characterized by the type of particle size distribution, aLocation and a scattering parameter. Application technology is in the framepowder production mostly does not cover the entire range of particle sizesby atomizationis of interest, but only a narrow grain spectrum. Mostly for thisdownstream of the atomization processClassification process necessary to determine the powder fraction of interestfrom the atomization resultmanufacture. The width of the particle size distribution of a two-substance atomization processis essentially determined by the type of melt disintegration at theInteraction with the atomizing gasembossed.The state of the art for externally mixing two-component nozzlesSchmelzezerstäubungachievable narrowness of the particle size distributionis not sufficient in many applications.
    [0006] Aufgabe der vorliegenden Erfindungist somit die Schaffung einer Vorrichtung sowie eines Verfahrenszur gegenüberdem Stand der Technik energieeffizienteren Zerstäubung von Fluiden, insbesondere vonLösungenund Suspensionen sowie keramischen und metallischen Schmelzen zurPulverproduktion und Sprühkompaktierung.Das hierbei erzielte Pulver als Zerstäubungsergebnis zeichnet sich wesentlichgegenüberPulvern, die nach dem Stand der Technik hergestellt werden, durcheine größere Homogenität (engeresKorngrößenspektrum)aus.Object of the present inventionis thus the creation of a device and a methodto the oppositethe state of the art more energy efficient atomization of fluids, especially ofsolutionsand suspensions as well as ceramic and metallic melts forPowder production and spray compaction.The powder obtained here as the atomization result is significantacross fromPowders which are produced according to the prior art bygreater homogeneity (tighterParticle size range)out.
    [0007] Gelöst ist diese Aufgabe durcheine Vorrichtung zur Zerstäubungvon Fluiden (insbesondere metallischen und keramischen Schmelzen)mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 sowie durch ein Verfahrenzur Zerstäubungvon Fluiden (insbesondere metallischen und keramischen Schmelzen)mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9.This object is achieved by a device for atomizing fluids (in particular metallic and ceramic melts) with the features of claim 1 and by a method for atomizing fluids (in particular metallic and ceramic melts) the features of claim 9.
    [0008] Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zur Zerstäubung vonFluiden, insbesondere von keramischen oder metallischen Schmelzen,dadurch gekennzeichnet, dass der kontinuierlich zugeführte Fluidstromin einer beheizbaren Zuführkammerderart geführtwird, dass das Fluid die Zuführkammerals konzentrischer Ringstrahl verlässt. Das Zerstäubergaswird in der erfindungsgemäßen Vorrichtungderart in mindestens zwei Teilströmen geführt, dass ein Teilstrom zentralim Inneren des konischen Flüssigkeitsstrahlszugeführtwird und ein weiterer Teilstrom den ringförmigen Flüssigkeitsstrahl konzentrischvon außenumgibt. Durch die Schaffung einer vergrößerten Phasengrenz- und somitAngriffsflächefür die Zerstäubergasströmung desSchmelzestrahls in Form einer Ringströmung und die gleichzeitigeAnwendung der Zerstäubergasströmung voninnen und von außenam konzentrischen Flüssigkeitsstrahlwird die Zerstäubungseffizienzdes Verfahrens gegenüber demStand der Technik erhöht.Des weiteren resultiert aus der Intensivierung des Desintegrationsvorgangsein enges Partikelgrößenspektrumals Ergebnis des Zerstäubungsprozesses.According to the invention, the device for atomizingFluids, in particular of ceramic or metallic melts,characterized in that the continuously supplied fluid flowin a heatable feed chamberled like thisis that the fluid is the feed chamberleaves as a concentric ring jet. The atomizing gasis in the device according to the inventionguided in at least two partial flows such that one partial flow is centralinside the conical liquid jetsuppliedand a further partial flow concentrically concentrates the annular liquid jetfrom the outsidesurrounds. By creating an enlarged phase limit and thusattack surfacefor the atomizing gas flow of theMelt jet in the form of a ring flow and the simultaneousApplication of the atomizing gas flow frominside and outsideon the concentric liquid jetbecomes atomization efficiencythe proceedings against theState of the art increased.It also results from the intensification of the disintegration processa narrow particle size rangeas a result of the atomization process.
    [0009] Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindungführt dieFlüssigkeitdurch einen Ringspalt in den Zerstäubungsbereich. Zur Steuerungoder Regelung von Fluidmassenstrom und/oder der Dicke des konzentrischenFlüssigkeitsstrahlsist hierbei die Spalthöheeinstellbar.An expedient embodiment of the inventionleads theliquidthrough an annular gap into the atomization area. For controllingor regulation of fluid mass flow and / or the thickness of the concentricliquid jetis the gap heightadjustable.
    [0010] In einer weiteren zweckmäßigen Artder Flüssigkeitszufuhrwird die Flüssigkeit über einen tangentialenZulauf in die Zuführkammergeleitet, wodurch sich ein Drall des Fluids ergibt, welcher das Fluidwiederum als Ringspaltströmungdie Zuführkammerverlassen lässt.In another expedient waythe hydrationthe liquid becomes tangentialInlet into the feed chamberpassed, resulting in a swirl of the fluid, which the fluidagain as an annular gap flowthe feed chamberleaves.
    [0011] Eine besonders günstige Ausführung der erfindungsgemäßen Zerstäubervorrichtungermöglicht denAustritt des Flüssigkeitsstrahlsals Ringspaltströmungmit und ohne Anstellwinkel zur Ausbreitungsrichtung. Die Umlenkungdes Flüssigkeitsstrahlserfolgt in einer geeigneten Ausführungdurch die geometrische Ausgestaltung des Auslassbereichs und derStrömungsführung aufder Basis des Coanda-Effekts in radialer Richtung. Ebenfalls lässt sicheine Umlenkung des Fluidstroms durch die Aufprägung eines Dralls auf die Fluidströmung inoder vor der Zuführkammergewährleisten.A particularly favorable embodiment of the atomizer device according to the inventionenables theLiquid jet exitas an annular gap flowwith and without angle of attack to the direction of propagation. The redirectionof the liquid jetis carried out in a suitable versionby the geometric design of the outlet area and theFlow guidance onthe basis of the Coanda effect in the radial direction. You can alsoa deflection of the fluid flow through the imposition of a swirl on the fluid flow inor in front of the feed chamberguarantee.
    [0012] Eine besonders vorteilhafte Ausführung der Zerstäubervorrichtungführt deninneren Gasstrom möglichstmittels einer Lanzenvorrichtung nahe an den Flüssigkeitsauslass heran. Über einenzu variierenden Gasvordruck in Kombination mit dem Auslassdurchmesserder inneren Düsewerden der Gasmassenstrom und die Austrittsgeschwindigkeit des Gaseszweckmäßigerweiseeingestellt. Das Gas kann hierbei aus einer rein konvergenten odereiner konvergent/divergenten Düsemit Geschwindigkeiten im Unter- oder Überschallbereich aus der Düse austreten.Zusätzlichkann in einer zweckmäßigen Variantedem Gasstrom ein Drall bspw. durch Einbau eines Drallkörpers aufgegebenwerden. Die Drallrichtung kann hierbei gleich- oder gegensinnigzum möglichenDrall des Fluidstroms aufgeprägtwerden.A particularly advantageous embodiment of the atomizer deviceleads theinternal gas flow if possibleby means of a lance device close to the liquid outlet. About onegas inlet pressure to be varied in combination with the outlet diameterthe inner nozzlebecome the gas mass flow and the exit velocity of the gasexpedientlyset. The gas can come from a purely convergent ora convergent / divergent nozzleExiting the nozzle at speeds in the subsonic or supersonic range.additionallycan in an appropriate variantthe gas flow is given a swirl, for example by installing a swirl bodybecome. The direction of swirl can be the same or oppositeto the possibleSwirl of the fluid flow impressedbecome.
    [0013] Die äußere Gasströmung umschließt in einer geeignetenZerstäubervorrichtungkonzentrisch den ringförmigenFlüssigkeitsstrahl.Die Gasströmung kannhierbei parallel zum Fluidstrahl oder in einem Anstellwinkel zumFluidstrahl geführtwerden. Die Ausführungdes Gasaustritts erfolgt zweckmäßigerweiseaus einem System diskreter Bohrungen oder einem Ringspalt. Die ineiner geeigneten Ausführungsartzu wählendenQuerschnittsverläufe(nicht erweitert oder konvergent/divergent) der Gasauslässe ermöglichenAustrittsgeschwindigkeiten des Gases im Unter- oder Überschallbereich.The outer gas flow encloses in a suitable oneA nebulizerconcentric the annularLiquid jet.The gas flow canparallel to the fluid jet or at an angle of attackFluid jet guidedbecome. Executionthe gas outlet expediently takes placefrom a system of discrete bores or an annular gap. In thea suitable embodimentto chooseCross-section curves(not expanded or convergent / divergent) of the gas outletsExit velocities of the gas in the subsonic or supersonic range.
    [0014] Das Zerstäubermedium einer zweckmäßigen Ausführung derZerstäubervorrichtungist im Druck und in der Temperatur einstellbar. Es können Gasesowie Flüssigkeitenoder verflüssigteGase als Zerstäubungsmediumeingesetzt werden.The atomizing medium of an appropriate design of theA nebulizeris adjustable in pressure and temperature. It can be gasesas well as liquidsor liquefiedGases as an atomizing mediumbe used.
    [0015] Beim erfindungsgemäßen Verfahrenzur Zerstäubungvon Fluiden, insbesondere von keramischen oder metallischen Schmelzen,wird das kontinuierlich strömendeFluid in einer Zuführkammerderart geführt,dass das Fluid die Zuführkammerals konzentrischer Ringstrahl verlässt. Das Zerstäubermediumwird derart in mindestens zwei Teilströmen geführt, dass ein Teilstrom zentralim Inneren des Flüssigkeitsstrahlszugeführtwird und ein weiterer Teilstrom den ringförmigen Flüssigkeitsstrahl konzentrischvon außenumgibt. Durch Ringfilmbildung des Zerstäubungsfluids und die damitverbundene Schaffung einer vergrößerten Phasengrenz-und somit Angriffsflächefür dieZerstäubergasströmung unddie gleichzeitige Anwendung der Zerstäubergasströmung von innen und von außen am konzentrischen Flüssigkeitsstrahlwird gegenüberdem Stand der Technik die Zerstäubungseffizienzdes Verfahrens erhöht.Aus der Intensivierung des Desintegrationsvorgangs resultiert einegegenüberdem Stand der Technik erhöhteHomogenitätdes Zerstäubungsergebnissesmit einem engeren Partikelgrößenspektrum.In the method according to the inventionfor atomizationof fluids, in particular of ceramic or metallic melts,becomes the continuously flowingFluid in a feed chamberled in such a waythat the fluid feed chamberleaves as a concentric ring jet. The atomizing mediumis conducted in at least two partial streams such that one partial stream is centralinside the liquid jetsuppliedand a further partial flow concentrically concentrates the annular liquid jetfrom the outsidesurrounds. By forming a ring film of the atomizing fluid and thusconnected creation of an enlarged phase boundaryand thus the targetfor theAtomizer gas flow andthe simultaneous application of the atomizing gas flow from inside and outside on the concentric liquid jetis oppositestate of the art atomization efficiencyof the procedure increased.One intensifies the disintegration processacross fromthe state of the art increasedhomogeneitythe atomization resultwith a narrower spectrum of particle sizes.
    [0016] Anhand nachfolgend aufgeführter Darstellungen(1 bis 3) sollen einige Beispiele von Ausführungender Erfindung zur Zerstäubungvon Fluiden, insbesondere metallischen oder keramischen Schmelzen,erläutertwerden. 1 zeigt schematischden Aufbau einer Ausführungder erfindungsgemäßen Vorrichtungzur Zerstäubungvon Fluiden im Querschnitt. Die abgebildete Vorrichtung 1 umfasst einezentrale Düsenlanze 2 zurAnwendung des zentralen, inneren Zerstäubergasstroms. Dieser wirdaus einem Druckreservoir oder aus Flüssigkeitstanks gespeist undkann in Druck und Temperatur eingestellt werden. Die Ausführung kann(wie dargestellt) als rein konvergente Düse mit einer unterexpandierten Gasströmung oderin konvergent/divergente Form zur Erzielung von Überschallgeschwindigkeitengestaltet werden. Eine Be- und Entlüftungsanordnung 3 ermöglicht dieRegelung des Druckausgleichs im zentralen Spalt zwischen einem Wehrrohr 7 undder Düsenlanze 2 undsomit der Einstellung des Entrainmentstroms in den Lanzenstrahl.Die Schmelze wird in diesem Ausführungsbeispieleiner im wesentlichen zylindrischen und beheizbaren Zuführkammer 5 kontinuierlich über eineEinführung 4 zudosiert.Alternativ kann die Zuführkammerselbst als Schmelztiegel ausgeführtsein, wodurch sich ein Betrieb in Batch-Fahrweise ergibt. Die Schmelzewird in der Zuführkammer 5 imRingraum zwischen der aus Feuerfestmaterial oder chemisch nichtreaktivem Material ausgeführtenWandung der Zuführkammerund dem ebenfalls aus nicht reagierendem, geeignetem Material ausgeführten Wehrrohr 7 gehalten.Die Zuführkammerkann zur Kompensation von Wärmeverlustenoder zur Einstellung einer gezielten Überhitzung der Schmelze geheiztwerden. Ein äußerer Zerstäubergasstrom 11 wird über einenkonzentrischen Ringraum überdiskrete Bohrungsdüsenoder einen Ringspalt konzentrisch um den ringförmigen Schmelzestrom 9 angeordnet.Dieser wird aus einem Druckreservoir oder aus Flüssigkeitstanks gespeist und kannin Druck und Temperatur unabhängigvom inneren Zerstäubergasstromeingestellt werden. Es resultiert bei der vertikal angeordnetenAusführungder Zerstäubervorrichtungein nach unten austretender Sprühkegel 12 mitHohlkegelstruktur.Based on the illustrations below ( 1 to 3 ) some examples of embodiments of the invention for atomizing fluids, in particular metallic or ceramic melts, are to be explained. 1 shows schematically the structure of an embodiment of the device for atomizing fluids in cross section. The device shown 1 includes a central nozzle lance 2 for the application of the central, internal atomizing gas flow. This is fed from a pressure reservoir or from liquid tanks and can be adjusted in pressure and temperature. The version can (as shown) as a purely convergent nozzle with an underexpanded Gas flow or in a convergent / divergent form to achieve supersonic speeds. A ventilation arrangement 3 enables the regulation of the pressure compensation in the central gap between a weir pipe 7 and the nozzle lance 2 and thus the setting of the entrainment flow in the lance jet. In this exemplary embodiment, the melt becomes an essentially cylindrical and heatable feed chamber 5 continuously through an introduction 4 added. Alternatively, the feed chamber itself can be designed as a crucible, which results in a batch mode of operation. The melt is in the feed chamber 5 in the annular space between the wall of the feed chamber made of refractory or chemically non-reactive material and the weir pipe also made of non-reactive, suitable material 7 held. The feed chamber can be heated to compensate for heat losses or to set a targeted overheating of the melt. An external stream of atomizing gas 11 becomes concentric around the annular melt flow via a concentric annulus via discrete bore nozzles or an annular gap 9 arranged. This is fed from a pressure reservoir or from liquid tanks and can be set in pressure and temperature independently of the internal atomizing gas flow. The vertically arranged design of the atomizer device results in a spray cone emerging downwards 12 with hollow cone structure.
    [0017] In einem weiteren Ausführungsbeispielnach 13 in 2.wird die Schmelze tangential und kontinuierlich über einen Zuführkanal 14 derZuführkammerzugeführt.Es resultiert eine Drallströmung,welche im Auslass als konzentrische Ringströmung die Zuführkammerverlässt.In a further embodiment according to 13 in 2 , the melt becomes tangential and continuous via a feed channel 14 fed to the feed chamber. A swirl flow results, which leaves the feed chamber in the outlet as a concentric ring flow.
    [0018] In der 3 sindmöglicheAusführungsformender Strömungsführung vonZerstäubungsfluid oder-schmelze und äußerem Zerstäubergasstrahlim Auslassbereich der Zerstäubervorrichtungdargestellt. Im Ausführungsbeispielgemäß 3a wird die Schmelze ineinem zylindrischen Austrittskörpergeführt.Die Ausführungder erfindungsgemäßen Zerstäubervorrichtungnach 3b zeigt eine imAustrittsbereich divergierende Strömungsführung des Schmelzestroms. Durchdie geeignete Gestaltung der Geometrie des Auslassbereichs lässt sichdie Schmelzeströmungunter Ausnutzung des Coanda-Effekts so in radialer Richtung aufweiten,so dass daraus eine weitere Verminderung der Fluidfilmdicke undeine Vergrößerung derPhasengrenzflächezum geeigneten Angriff des äußeren Zerstäubergasstromsresultiert. Der Zerstäubungsfluidströmung lässt sichso in ihrem Austrittswinkel – gegenüber der Senkrechtenauslenken. Desweiteren kann die äußere Zerstäubergasströmung umeinen Auslenkungswinkel – sogeführtwerden, dass ihre Richtung tangential zum Fluidstrahl geführt wirdoder mit einer Normalkomponente der Geschwindigkeit auf das Zerstäubungsfluidtrifft. Die äußere Zerstäubergasströmung kannhierfürzweckmäßigerweisein einem Anstellwinkel von +/- 45 ° zur Senkrechten angestellt werden.In the 3 Possible embodiments of the flow guidance of atomizing fluid or atomizing liquid and external atomizing gas jet are shown in the outlet area of the atomizing device. In the embodiment according to 3a the melt is guided in a cylindrical outlet body. The execution of the atomizer device according to the invention 3b shows a diverging flow of the melt flow in the outlet area. By appropriately designing the geometry of the outlet area, the melt flow can be expanded in a radial direction using the Coanda effect, so that this results in a further reduction in the fluid film thickness and an increase in the phase interface for a suitable attack of the external atomizing gas flow. The atomizing fluid flow can thus be deflected in its exit angle - with respect to the vertical. Furthermore, the outer atomizing gas flow can be guided by a deflection angle - in such a way that its direction is guided tangentially to the fluid jet or strikes the atomizing fluid with a normal component of the speed. For this purpose, the outer atomizing gas flow can expediently be set at an angle of inclination of +/- 45 ° to the vertical.
    权利要求:
    Claims (10)
    [1]
    Vorrichtung zur Zerstäubung von Fluiden, insbesonderevon keramischen oder metallischen Schmelzen, bei welcher der kontinuierlichzugeführte Fluidstromin einer Zuführkammer(5) derart geführt wird,dass das Fluid die Zuführkammer(5) in einen Zerstäubungsbereichals konzentrischer Ringstrahl (9) verlässt.Device for atomizing fluids, in particular ceramic or metallic melts, in which the continuously supplied fluid flow in a feed chamber ( 5 ) is guided in such a way that the fluid feeds the 5 ) into an atomization area as a concentric ring jet ( 9 ) leaves.
    [2]
    Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,dass ein Zerstäubergasin mindestens zwei Teilströmenderart geführtwird, dass ein Teilstrom zentral im Inneren des konischen Flüssigkeitsstrahlszugeführtwird und ein weiterer Teilstrom den ringförmigen Flüssigkeitsstrahl konzentrischvon außenumgibt.Device according to claim 1, characterized inthat an atomizing gasin at least two partial flowsled like thisis that a partial flow centrally inside the conical liquid jetsuppliedand a further partial flow concentrically concentrates the annular liquid jetfrom the outsidesurrounds.
    [3]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die Gasteilströme individuell in Druck, Temperaturund Massenstrom regelbar sind.Device according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized that the partial gas flows individually in pressure, temperatureand mass flow are adjustable.
    [4]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die innere Zerstäubergasströmung mit Unter- oder Überschallströmung sowieohne oder mit Drall eine zentrale Düsenlanze (2) verlässt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the inner atomizing gas flow with subsonic or supersonic flow and without or with swirl a central nozzle lance ( 2 ) leaves.
    [5]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die äußere Zerstäubergasströmung (11)in einem Winkel zur Senkrechten eingestellt werden kann.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer atomizing gas flow ( 11 ) can be set at an angle to the vertical.
    [6]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass die äußere Gasströmung (11)aus diskreten Bohrungen oder einem Ringspalt ausströmt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that the outer gas flow ( 11 ) flows out of discrete bores or an annular gap.
    [7]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Fluidfilm mit einem Drall beaufschlagtwerden kann.Device according to one of the preceding claims, characterizedcharacterized in that the fluid film is subjected to a twistcan be.
    [8]
    Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurchgekennzeichnet, dass der Fluidströmung durch die Gestaltung desAuslassbereichs eine radiale Strömungskomponenteaufgeprägtwird und die Zuführkammer(5) unter einem Winkel zur Senkrechten verlässt.Device according to one of the preceding claims, characterized in that a radial flow component is impressed on the fluid flow by the design of the outlet area and the feed chamber ( 5 ) leaves at an angle to the vertical.
    [9]
    Verfahren zur Zerstäubung von Fluiden, dadurchgekennzeichnet, dass ein kontinuierlich zugeführter Fluidstrom in einer Zuführkammerderart geführtwird, dass das Fluid die Zuführkammerin den Zerstäubungsbereichals konzentrischer Ringstrahl verlässt und von einem Zerstäubergaszerteilt wird, wobei ein Teilgasstrom zentral im Inneren des konischenFlüssigkeitsstrahlszugeführtwird und ein weiterer Teilstrom den ringförmigen Flüssigkeitsstrahl konzentrischvon außenumgibt.Method for atomizing fluids, characterized in that a continuously supplied fluid stream is guided in a feed chamber in such a way that the fluid feeds the feed chamber into the atomization area as a concentric ring jet leaves and is divided by an atomizing gas, a partial gas stream being fed centrally inside the conical liquid jet and a further partial stream concentrically surrounding the annular liquid jet from the outside.
    [10]
    Verfahren nach Anspruch 9, gekennzeichnet durchdie Verwendung zur Herstellung von Pulvern aus keramischen odermetallischen Schmelzen sowie Lösungenund Suspensionen.A method according to claim 9, characterized bythe use for the production of powders from ceramic ormetallic melts and solutionsand suspensions.
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    2006-11-16| 8139| Disposal/non-payment of the annual fee|
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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