Apparat zur Behandlung nüssiger und gasförmiger Substanzen in zerstäubter Form.
Die vorliegende Erfindung betrifft einen
Apparat zur Behandlung flüssiger und gas- förmiger Substanzen in zerstäubter Form.
Gemäss der Erfinclung besitzt der Appa rat zwei Rotationsorgane, von denen das eine hohl ist, in verschiedenen Eöhen liegende Auströmungsöffnungen aufweist und zum
Ausschleudern cler zu behandelnden Substan- zen bestimmt ist. Er trägt eine Scheibe, gegen deren Rand hin eine Reihe von Prall flächen sitzen. Das andere, zur Zerstäubung der ausgeschleuderten Substanzen dienende
Rotationsorgan besteht aus einer ebenfalls mit Prallflächen versehenen Scheibe, die zwischen den Ausströmungsöffnungen und den Prallflächen des erstgenannten Rotations organes liegen.
Die beiliegencle Zeichnung zeigt zwei
Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- standes.
Gemma. Fig. 1 besitzt der Apparat einen zum Ausschleudern der zu behandelnden Substanzen dienenden Hohlkörper A, welcher mit Ausströmungsöffnungen B, B1 ausgestattet ist, durch welche die Flüssigkeiten, Lösungen, Suspensionen usw. ausgeschleudert werden. Die Ausströmungsöffnungen B, B, sind in verschiedener Höhenlage am Hohl- körper A angebracht, so dass Flüssigkeiten in mehreren übereinanderliegenden Flüssig- keitsscheiben heraustreten. Der Hohlkörper A trait, von der gleichen Triebachse bewegt, eine Scheibe S, welche an der Peripherie eine Reihe von schräggestellten Aufprallfläehen D trägt.
Mit E ist ein Zuleitungsrohr bezeich net, das senkrecht in den Schleuderkörper A hineinragt. Das zweite Rotationsorgan be steht in dem Ausführungsbeispiel aus der
Scheibe F, die gegen ihren Rand hin eben falls mit einer Reihe von Prallflächen G ausgerüstet ist. Die beiden Rotationsorgane sind derart zueinander angeordnet, dass die
Aufprallflächen G des eigentlichen Aufprall- organes zwischen den Prallflächen D und den
Ausströmungsöffnungen B und BA des Hohlkörpers liegen.
Die zur Zerstäubung, beziehungsweise zur Reaktion zu bringenden Substanzen werden an der Basis des Hohlkörpers A eingeführt und steigen infolge der Rotation dieses Organes in demselben empor, bis sie das Niveau der Ausströmungsöffnungen B und B, er reicht haben. Sie verlassen dann den Hohl- körper durch die Ausstr¯mungs¯ffnungen in mehreren feinen, iibereinanderliegenden Fliis- sigkeitsscheiben, die mit sehr grosser Ge schwindigkeit auf die PrallflÏchen G des eigentlichen Zerstäubungsorganes aufprallen und von hier zum Teil nach innen zurückgeschleudert, zum grössten Teil aber auch nach aussen abgelenkt werden. Die nach aussen abgelenkten Teile prallen darauf auf die Prallflächen D des Hohlkörpers und werden hier noch weiter zerkleinert.
Diese sehräggestellten Prallfläehen D bewirken auch eine Saugwirkung, welche die Flüssig keitsnebel ansaugt und nach aussen abführt, so dass keine Stauungen entstehen können.
Da die Flüssigkeiten, L¯sungen, Suspensionen usw. in mehreren ubereinanderliegenden, d nnen Flüssigkeitsseheiben aus dem Hohlkörper herausgeschleudert werden, entstehen kleine, durch diese dünnen Flüssigkeitsscheiben abgegrenzte und mit feinem Flüssigkeitsnebel ausgef llte ReaktionsrÏume, in denen man beispielsweise gefahrlos solche Substanzen aufeinander einwirken lassen kann, welche bei gleicher Konzentration in einem andern Reaktionsraum Explosionen verursachen wür- den.
Die Eigenart dieser Reaktionsräume er möglieht auch, dass zum Beispiel Gase, wel che gleichzeitig mit den Fl ssigkeiten die Ausströmungsöffnungen des Hohlkörpers verlassen, jede Flüssigkeitsscheibe oben und unten sofort bespülen, und somit vom Austritt aus dem Hohlkörper bis zum Verlassen der Rotationsapparatur im innigen Kontakt mit der Flüssigkeit sind. Dadurch wird auch das Auftreten von toten Reaktionszonen vermieden.
Bei Verwendung der in Fig. 1 der beiliegenden Zeichnung mit den Buchstaben R und Ri bezeichneten, am Deckel des Apparatgehäuses angebrachten Zuführungsstutzen können die nachstehend erwähnten speziellen Reaktionsbedingungen geschaffen werden.
Bei Reaktionen, die in mehreren rasch hintereinander verlaufenden Phasen stattfinden, ist es über den Weg dieser Zufüh- rungsstutzen m¯glich, die in einem fort geschrittenen Reaktionsstadium aus den Rotationsorganen austretenden Reaktionsprodukte mit einem dritten Stoff innig in Kontakt zu bringen, zwecks Durchführung einer weiteren Reaktion. Der dritte Stoff kann aber auch, speziell bei empfindlichen Kör pern, zur der Reaktionsprodukte dienen, zum Beispiel durch spontane K hlung vermittelst einer leichtsiedenden Substanz, oder durch rasches Vermischen der Reaktionsprodukte mit einem geeigneten, stabilisierend wirkenden Verd nnungsmittel.
Bei Reaktionen mit zirkulierenden Gasen kann vielfach der Fall eintreten, dass die abziehenden Gase in unerwünschtem Masse flüssige und zum Teil feste Partikelchen mitreissen. Diesem Ubelstande kann, abgesehen von den allgemein bekannten Massnahmen. dadurch gestenert verclen, dass man zwischen die Rotationsorgane und die seitliehe Ge- häusewandung in geeignetem Abstande einen ringförmigen Mantel P, wie aus Fig. 1 ersichtlich, anbringt. Der ringförmige Raum zwischen Mantel und Gefϯwand bedingt eine verhältnismässig langsame Strömung der abziellenden Gase, so dass diesen Gelegenheit geboten ist, die mitgerissenen Teilchen zu sedimentieren.
Dieser Effekt kann durch Zwischenschalten von Füllkörpern und dergleichen gesteigert werden.
Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes, bei welcher das zum Ausschleudern der zu behandelnden Substanzen dienende Sehleuderorgan mehrere formÏhnli@he. konaxial zur Triebachse und übereinander angeordnete Hohlk¯rper A, A1 und A2 aufweist. Diese Einrichtung ermögliclit, dass die zur Zerstäubung bezw. zur Reaktion zu bringenden Stoffe voneinander getrennt in das Schleuderorgan eingef hrt und aus diesem herausgeschleudert werden können, so dass sie erst nach dem Ausschleudern in nebelfeiner Verteilung miteinander in Berührung kommen. Der äusserste Schleuderk¯rper A2 trÏgt in diesem Falle die Scheibe S, auf welcher die Prallfläehen D sitzen.
Das zur Zerstäubung dienende Rotationsorgan besteht auch hier, mie in Fig. 1, aus einer Scheibe F mit einer Reihe von Prallfläehen G. Auch hier sind Ausschleuder-und Zersta. ubungsorgan derart zueinander angeordnet, dass die Prallflächen G des letzteren zwischen die Prallflächen D und die Aus strömungsöffnungen B, Bg und B2 des Schleuderorganes zu liegen kommen.
Die Zufüh- rung der zu behandelnden Stoffe erfolgt ge mäss dem Ausführungsbeispiel durch seitliche Zuleitungen H, Hl und jH, die jeweilen in die Basis der einzelnen Hohlkörper A, A, und A2 münden. Besonders günstige Arbeitsbedingungen erreicht man, wenn man zwischen die einzelnen Ausströmungsöffnungen R, B und B2 mindestens einen an der Peripherie sternartig ausgeschnittenen Füh- rungsring anordnet, dessen Spitzen nach ver schiedenen Seiten gebogen sind, so dass entsprechend der verschiedenen Höhenlage der Spitzen superponierte Flüssigkeitsscheiben entstehen.
In Fig. 2 sind die Spitzen der Führungsringe mit den Buchstaben I, I und I2 bezeichnet. Die entsprechende Auf-und Abwärtsbiegung der Spitzen der einzelnen Führungsringe sind durch punktierte Pfeile angedeutet (vergleiche Fig. 3).
In Fig. 1 werden die beiden Rotationsorgane durch zwei ineinander eingebaute Achsen E und L angetrieben, während in Fig. 2 die Rotationsorgane durch zwei sich gegenüberstehende Triebachsen 2V und 0 be tätigt werden.
Als Triebachsen für die beiden rotierenden Organe können beispielsweise auch Hohlwellen verwendet werden, welche die Zufuhr von Flüssigkeiten und Gasen er mögliehen. Durch konische Ausbildung der Hohlkörper A erreicht man ein selbsttätiges und fortlaufendes Ansaugen der Flüssig- keiten, wenn man die Spitze des Konus mit einer Öffnung versieht, die in die Flüssig- keit hineintaucht. Für viele Fälle ist es erwünscht, die in Reaktion getretenen Stoffe zu kühlen. Zu diesem Zwecke können in den Apparat geeignete Kühlvorrichtungen ein gerba. ut werden.
Die beiden Rotationsorgane können im entgegengesetzten oder im gleichen Sinne mit relativ verschiedener Ge schwindigkeit bewegt werden.
Neben den bereits erwähnten Verfahren zur Zerstäubung von Flüssigkeiten oder Sus pensionen gestatten die in den Ausführungs- beispielen beschriebenen Vorriehtungen eine Reihe von weiteren Operationen. Die mit den dort beschriebenen Apparat erzielte ungemein feine Zerstäubung und Zerkleinerung der Flüssigkeiten und festen Körper, sowie die clurch sie erreichten und vorstehend beschriebenen günstigen Reaktionsbedingungen begünstigen im hohen Grade die Ausführung chemischer Reaktionen zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Körpern. Die Flüssigkeiten können auch unter Druck in die rotierenden Organe eingeführt werden.
Bei der Ausführung chemischer Reaktionen zwischen festen, flüssigen und gasförmigen Stoffen können die trockenen oder angefeuchteten festen Stoffe gleichzeitig mit den flüssigen, oder einer dieser beiden, oder beide zusammen, in feinster Verteilung mit den Gasen aus dem Schleuderkörper gegen das eigentliche Aufprallorgan geschleudert werden.
Als besonders vorteilhaft haben sich die vorstehend beschriebenen Apparate beispielsweise für die Ausführung katalytischer Reaktionen bewährt, wobei der Katalyt gleichzeitig mit den zu reagierenden Stoffen aus dem Schleuderkörper herausgeschleudert werden kann.
Die beschriebenen Vorrichtungen eignen sich insbesondere auch zum Umsetzen schwer- löslicher Verbindungen, zum Beispiel zum Kaustifizieren von Soda mittelst Erd alkalioxyden, und zum Umsetzen von solchen Verbindungen, welche oberflächlich leicht verkrustet werden, wie dies zum Beispiel bei der Umsetzung von Bleisalzen mittelst Schwefelwasserstoffes der Fall ist.
Die Vorrichtungen können aber auch zum Konzentrieren von Lösungen verwendet werden. Dabei werden mit der zu konzentrierenden Lösung Gase oder ungesättigte Dämpfe in einer Menge ausgeschleudert, welche zur Erzielung des gewünschten Eonzentrations- grades erforderlich ist.
Bei sehr groBer Tourenzahl bezw. grosser kinetischer Energie der ausgeschleuderten und aufprallenden Substanzen können die in Suspension gehaltenen festen Teilchen mittelst der in den Ausführungsbeispielen be schriebenen Apparate in den kolloidalen Zustand übergeführt werden.
Die beschriebenen Verfahren können unter Druck, Vakuum und erhöhter Temperatur ausgeführt werden, beispielsweise k¯nnen die Rotationsorgane elektrisch erwÏrmt werden.
SchlieBlich können die beiden Rotationsorgane als Elektroden ausgebildet werden, so da¯ die Vorrichtung für die Ausführung elektrochemischer oder elektrostatischer Prozesse verwendet werden kann.
Ein besonderer Vorteil, speziell des Ausführungsbeispiels gema. Fig. 2, besteht darin, daB man sehr labile Körper, welche zum Beispiel nur während eines Bruchteils einer Sekunde in einem bestimmten Milieu existenzfähig sind, mit geeigneten andern Stoffen vor der Zersetzung in kontinuier- lichem Gange zur Reaktion bringen kann.
Desgleichen eignet sich die Vorriehtung gemma. Ausführungsbeispiel 2 zum Mischen von Gasen, ferner zum Extrahieren von Lösungen und zu solchen Destillationen, bei denen eine indifferente Substanz in Dampfform zur Entfernung der flüchtigen Bestand- teile aus einer Lösung dient, wie dies zum Beispiel bei den sogenannten Dampfdestillationen der Fall ist.
PATENTANSPRUCII :
Apparat zur Behandlung flüssiger und gasförmiger Substanzen in zerstäubter Form, dadurch gekennzeichnet, da¯ er zwei@ Rota tionsorgane aufweist, von denen das eine, zum Ausschleudern der zu behandelnde Substanzen dienende, hohl ist, in verschiedenen Höhen liegende Ausströmungsöffnungen besitzt und eine Scheibe trägt, gegen deren Rand hin eine Reihe von Prallflächen sitzen, während das andere, zur Zerstäubung der ausgeschleuderten Stoffe dienende Rotationsorgan aus einer ebenfalls mit Prallflächen versehenen Scheibe besteht, die)
zwischen den Ausströmungsöffnungen und den Prallf ! äehen des erstgenannten Rotationsorganes liegen.
Apparatus for treating nutty and gaseous substances in atomized form.
The present invention relates to a
Apparatus for treating liquid and gaseous substances in atomized form.
According to the invention, the apparatus has two rotating organs, one of which is hollow, has outflow openings at different heights and to the
Ejection of the substances to be treated is intended. It carries a disc with a row of impact surfaces against the edge. The other is used to atomize the ejected substances
Rotating organ consists of a disc also provided with baffles, which are located between the outflow openings and the baffles of the first-mentioned rotary organ.
The enclosed drawing shows two
Embodiments of the subject matter of the invention.
Gemma. 1, the apparatus has a hollow body A which is used to eject the substances to be treated and which is equipped with outflow openings B, B1 through which the liquids, solutions, suspensions etc. are ejected. The outflow openings B, B, are attached to the hollow body A at different heights, so that liquids emerge in several superposed liquid disks. The hollow body A trait, moved by the same drive axis, a disk S, which carries a series of inclined impact surfaces D on the periphery.
E is a supply pipe that protrudes vertically into the centrifugal body A. The second rotating member be available in the embodiment from
Disk F, which is also equipped with a series of baffles G towards its edge. The two rotating members are arranged in relation to one another that the
Impact surfaces G of the actual impact organ between the impact surfaces D and the
Outflow openings B and BA of the hollow body are located.
The substances to be atomized or reacted are introduced at the base of the hollow body A and rise as a result of the rotation of this organ in the same, until they have reached the level of the outflow openings B and B, it is enough. They then leave the hollow body through the outflow openings in several fine, superimposed liquid discs, which hit the impact surfaces G of the actual atomizing organ at very high speed and from here are thrown back partly inwards, but for the most part can also be distracted to the outside. The outwardly deflected parts then collide with the impact surfaces D of the hollow body and are still further comminuted here.
These baffle surfaces D, which are positioned very closely, also cause a suction effect, which sucks in the liquid mist and discharges it to the outside so that no congestion can arise.
Since the liquids, solutions, suspensions, etc., are thrown out of the hollow body in several superposed, thin liquid discs, small reaction spaces are created that are delimited by these thin liquid discs and filled with a fine liquid mist, in which, for example, such substances can safely interact with one another which at the same concentration would cause explosions in another reaction space.
The peculiarity of these reaction spaces also makes it possible, for example, that gases, which leave the outflow openings of the hollow body at the same time as the liquids, immediately flush each liquid disk above and below, and thus in intimate contact with it from the exit from the hollow body until it leaves the rotary apparatus of the liquid. This also avoids the occurrence of dead reaction zones.
The special reaction conditions mentioned below can be created using the feed nozzles, identified by the letters R and Ri in FIG. 1 of the accompanying drawing, attached to the cover of the apparatus housing.
In the case of reactions that take place in several phases running rapidly one behind the other, it is possible to use this feed nozzle to bring the reaction products emerging from the rotating elements in an advanced reaction stage into intimate contact with a third substance in order to carry out another Reaction. The third substance can also, especially in the case of sensitive bodies, serve for the reaction products, for example by spontaneous cooling by means of a low-boiling substance, or by rapidly mixing the reaction products with a suitable, stabilizing diluent.
In reactions with circulating gases, it can often happen that the withdrawing gases entrain liquid and sometimes solid particles to an undesired extent. This can, apart from the generally known measures. in that an annular jacket P, as can be seen from FIG. 1, is attached between the rotating members and the lateral housing wall at a suitable distance. The ring-shaped space between the jacket and the wall of the vessel results in a relatively slow flow of the target gases, so that they have the opportunity to sediment the particles that are carried along.
This effect can be increased by interposing fillers and the like.
FIG. 2 shows an embodiment of the subject matter of the invention in which the throat organ serving to eject the substances to be treated has several shape-like elements. has conaxial to the drive axis and hollow bodies A, A1 and A2 arranged one above the other. This device enables that the bezw for atomization. Substances to be reacted can be introduced separately from one another into the centrifugal element and thrown out of it so that they only come into contact with one another in a misty distribution after being thrown out. In this case, the outermost centrifugal body A2 carries the disk S, on which the impact surfaces D sit.
The rotating element used for atomization also consists here, as shown in FIG. 1, of a disk F with a number of baffle surfaces G. Here, too, there are ejector and atomizer. Exercise organ arranged in such a way that the impact surfaces G of the latter come to lie between the impact surfaces D and the outflow openings B, Bg and B2 of the centrifugal element.
The substances to be treated are fed in, according to the exemplary embodiment, through lateral feed lines H, H1 and JH, which each open into the base of the individual hollow bodies A, A and A2. Particularly favorable working conditions are achieved if at least one guide ring, cut out like a star on the periphery, is arranged between the individual outflow openings R, B and B2, the tips of which are bent to different sides, so that superposed liquid discs are created according to the different heights of the tips.
In Fig. 2, the tips of the guide rings are designated by the letters I, I and I2. The corresponding upward and downward bending of the tips of the individual guide rings are indicated by dotted arrows (compare FIG. 3).
In Fig. 1, the two rotating members are driven by two mutually built-in axes E and L, while in Fig. 2 the rotating members are actuated by two opposing drive axes 2V and 0 be.
As drive axles for the two rotating organs, for example, hollow shafts can also be used, which allow the supply of liquids and gases. By conical design of the hollow bodies A, an automatic and continuous suction of the liquids is achieved if the tip of the cone is provided with an opening that dips into the liquid. In many cases it is desirable to cool the substances that have reacted. For this purpose, suitable cooling devices can be installed in the apparatus. ut be.
The two rotating organs can be moved in opposite or in the same sense at relatively different speeds.
In addition to the already mentioned methods for atomizing liquids or suspensions, the devices described in the exemplary embodiments permit a number of other operations. The extremely fine atomization and comminution of liquids and solid bodies achieved with the apparatus described there, as well as the favorable reaction conditions achieved by them and described above, favor to a high degree the execution of chemical reactions between solid, liquid and gaseous bodies. The fluids can also be introduced into the rotating organs under pressure.
When performing chemical reactions between solid, liquid and gaseous substances, the dry or moistened solid substances can be thrown at the same time as the liquid, or one of these two, or both together, in finest distribution with the gases from the sling body against the actual impact organ.
The apparatuses described above have proven to be particularly advantageous, for example, for carrying out catalytic reactions, it being possible for the catalytic converter to be ejected from the centrifugal body at the same time as the substances to be reacted.
The devices described are also particularly suitable for converting poorly soluble compounds, for example for causticizing soda using earth alkali oxides, and for converting compounds which are easily encrusted on the surface, as is the case, for example, when converting lead salts using hydrogen sulfide is.
However, the devices can also be used to concentrate solutions. With the solution to be concentrated, gases or unsaturated vapors are spun out in an amount which is necessary to achieve the desired degree of concentration.
With a very large number of tours or With a high kinetic energy of the ejected and impacting substances, the solid particles held in suspension can be converted into the colloidal state by means of the apparatuses described in the exemplary embodiments.
The processes described can be carried out under pressure, vacuum and elevated temperature; for example, the rotating members can be electrically heated.
Finally, the two rotating organs can be designed as electrodes, so that the device can be used to carry out electrochemical or electrostatic processes.
A particular advantage, especially according to the exemplary embodiment. 2, consists in the fact that very unstable bodies, which, for example, are only able to exist in a certain milieu for a fraction of a second, can continuously react with other suitable substances before decomposition.
The Gemma device is also suitable. Embodiment 2 for mixing gases, also for extracting solutions and for such distillations in which an inert substance in vapor form is used to remove the volatile constituents from a solution, as is the case, for example, with so-called steam distillations.
PATENT CLAIM:
Apparatus for the treatment of liquid and gaseous substances in atomized form, characterized in that it has two rotary organs, one of which, serving to eject the substances to be treated, is hollow, has outflow openings at different heights and carries a disk, against the edge of which there are a number of baffles, while the other rotating element, which is used to atomize the ejected substances, consists of a disc also provided with baffles, which)
between the outflow openings and the baffle! near the first-mentioned rotating organ.