DK143154B - Forstoeverhjul til forstoevning af vaesker - Google Patents

Description

14315 Λ

Opfindelsen angår et forstøverhjul til forstøvning af væsker, navnlig i et forstøvningstørringsanlæg, omfattende et til en roterende drivaksel fastgjort nav, en hermed forbundet hjulbund og en med hjulbunden forblindet cylindrisk sidevæg, der sammen med hjulbunden og navet begrænser et skålformet væsketilførselsrum, som foroven står i forbindelse med et indløb for væske, der skal forstøves, i hvilken sidevæg der er udformet mindst én række udslyngningsåbninger for forstøvet væske.

Ved anvendelse af sådanne forstøverhjul til den væskeforstøvning der indgår som led i en forstøvningstørringsproces til pulverfremstilling, optræder ved en del materialer det problem, at der kan blive indpisket ret betydelige luftmængder i den i forstøverhjulet af rotations- og centrifugalkræfter påvirkede væske, 2 143154 hvilket medfører, at der også i det færdige pulverprodukt kommer et stort luftindhold i form af indesluttet luft i pulverpartiklerne. Produktet får herved en lav pulvermassefylde, der medfører et højt forbrug af emballagemateriale og stiller forholdsvis store pladskrav til forsendelse og oplagring. Endvidere medfører den voluminøse struktur af et sådant pulvernrodukt, at det vil være særlig udsat for skadelig indvirkning fra omgivelserne, navnlig i form af oxidation og fugtighedsoptagelse, ligesom den indesluttede luft i sig selv kan give anledning til skadelig oxidation.

Der er tidligere foreslået forskellige foranstaltninger med- henblik på reduktion af luftoptagelsen i væsken i forstøverhjulet.

Således foreskrives i beskrivelserne til de danske patenter nr. 74821 og 76954 en særlig centrifugering før forstøvningen, hvilket kræver en kompliceret udformning af forstøverhjulet, og fra dansk fremlæggelsesskrift nr. 132.161 er det til undgåelse af luftoptagelse kendt at bibringe den til forstøverhjulet førte væske en temperatur, ved hvilken der i selve forstøverhjulet foregår en livlig gasudvikling, eventuelt kogning.

Den foreliggende opfindelse tager sigte på at undgå eller reducere luftoptagelsen eller -indpiskningen i den forstøvede væske uden anvendelse af sådanne særlige procesmæssige foranstaltninger, der enten. kræver en kompliceret og dyr udførelse af forstøverhjulet eller betinger et forøget energiforbrug.

Med henblik herpå er forstøverhjulet ifølge opfindelsen ejendommeligt ved, at der ved indersiden af hjulets sidevæg omkring den i rotationsretningen forreste kant af hver udslyngningsåbning findes en forhøjning, som leder et i forhold til sidevæggen bagudstrømmende væskelag uden om åbningens forreste kant til en væskeindløbspassage ved den i rotationsretningen bagudvendende del af udslyngningsåbningen.

Opfindelsen beror på erkendelsen af, at den væskestrøm, der under rotations- og centrifugalkræfternes påvirkning bevæger sig gennem en udslyngningsåbning eller -kanal i form af et væskelag, der strømmer langs den i rotationsretningen bagest liggende radiale væg af kanalen, udsættes for den nævnte luftindpiskning ved at blive ramt af væskedråber, som frembringes ved forstøvning af en del af væsken over den inderste kant af den modsatte, i rotationsretningen forrestliggende radiale væg af kanalen. Denne uønskede forstøvning finder sted ved udslyngningsåbningens eller -kanalens indløbsende som følge af, at den til hjulets skålformede rum tilførte væske på dette sted roterer langsommere end hjulet selv, således at der opstår et i for- 3 143154 hold til sidevæggens bevægelse bagudstrøramende væskelag.

Med den ved opfindelsen foreslåede udformning undgås, at væsken forstøves ved den i rotationsretningen forreste kant ved indgangen til udslyngningsåbningen. Gennem den nævnte indløbspassage føres i det væsentlige al væsken i stedet for til udslyngningsåbningen i en forholdsmæssigt roligere strømning, som først forstøves ved udslyngningsåbningens udløbskanter på ydersiden af forstøverhjulet.

Forsøg har vist, at der med et forstøverhjul ifølge opfindelsen kan opnås en signifikant forhøjet pulvermassefylde ved forstøvning af sådanne væsker, der ellers har tendens til at give et voluminøst pulverprodukt med for lav massefylde, idet en betragtelig forbedring opnås allerede med en væskeindløbspassage, hvis forreste vægge står vinkelret på rotationsretningen.

Ved en udførelsesform for forstøverhjulet ifølge opfindelsen dannes forhøjningen omkring hver udslyngningsåbnings forkant af en i åbningen indsat bøsning, som stikker inden for sidevæggens inderside, og ved hvis i rotationsretningen bageste side indløbspassagen er udformet som en slids, hvis midterplan ligger inden for et vinkelvariationsområde på ί 90° omkring den i forhold til rotationsretningen modsatte retning. Slidsens bund er fortrinsvis i det væsentlige sammenfaldende med sidevæggens inderside, men kan dog også med henblik på opbygning af et slidbeskyttende lag ved sidevæggens inderside ligge et stykke inden for denne.

Opfindelsen forklares i det følgende nærmere under henvisning til den skematiske tegning, hvor fig. 1 viser et snit efter et aksialplan i en udførelsesform for et forstøverhjul ifølge opfindelsen, fig. 2 en del af et radialt snit efter linjen II-II i fig. 1, og fig. 3 en del af forstøverhjulets sidevæg omkring en udslyngningsåbning, set fra hjulets indre.

På den skematiske tegning ses i fig. 1 et aksialt snit af et forstøverhjul med et nav 1, der til anbringelse på en ikke vist, roterende drivaksel har en akselboring 2, samt en hjulbund 3 og en cylindrisk sidevæg 4. Navet 1, hjulbunden 3 og sidevæggen 4 er i den viste udførelsesform formet ud i ét, men kan også bestå af separate dele, der er fast forbundet med hinanden. De tre dele afgrænser tilsammen et skålformet væsketilførselsrum 5, der foroven begrænses af et hjuldæksel 6, som ved hjælp af bolte 7 og en tastningsring 8 er fastgjort til sidevæggen 4, og i hvilket en central åbning 9 er bestemt for tilslutning til et ikke vist, f.eks. tragtformet indløb for væske, der skal forstøves.

4 143154 I sidevæggen 4 er der udformet mindst én række udslyngningsåbninger, hvoraf dog kun en enkelt ses på tegningen. I det viste eksempel dannes hver udslyngningsåbning af en forholdsvis snæver kanal 10 i en bøsning 11, der er indsat i en udboring 12 i sidevæggen 4.

Som det ses i fig. 1 og 2, er sidevæggen 4 ved sin udvendige side omkring udboringen 12 udformet med en krave 13 som anlæg for et skulderparti 14 på bøsningen 11, og mellem bøsningen 11 og udboringen 12 er der til tætning indlagt en O-ring 15.

Som det yderligere ses, stikker bøsningen 11 et stykke inden for sidevæggen 4's inderside og er i den mod forstøverhjulets indre vendende ende udformet med en slids 16, som fra kanalen 10 fører ud til bøsningens periferi.

I den viste udførelsesform er slidsen lineær og rettet mod rotationsretningen. Som det vil fremgå af efterfølgende eksempler, opnås imidlertid en betydelig virkning, når blot slidsens midterplan ligger inden for et vinkelvariationsområde på - 90° omkring den i forhold til rotationsretningen modsatte retning. Ligeledes behøver slidsen ikke nødvendigvis at have samme bredde svarende til udslyngningskanalen 10's diameter på hele sin længde, men kan f.eks. også være cirkeludsnitformet med en mod bøsningens periferi tiltagende bredde, således at den danner en kileformet indløbspassage.

Slidsen 16 har til formål at danne en væskeindløbspassage til udslyngningskanalen 10, og som det ses på tegningen anbringes bøsningen 11 således i udboringen 12, at denne af slidsen 16 dannede indløbspassage forløber bagud fra kanalen 10 i forhold til den ved en pil 17 viste rotationsretning for forstøverhjulet.

Herved vil det i fig. 1 og 2 symbolsk antydede væskelag 13, som under forstøverhjulets rotation opbygges ved sidevæggen 4 og på grund af inertien ikke accelereres op til rotation med helt samme tangentiale hastighed som sidevæggen 4, således at det strømmer bagud i forhold til denne, som vist ved pile 19 i fig. 3 af den i rotationsretningen forreste del af den fra sidevæggen indadragende ende af bøsningen 11 blive tvunget uden om udslyngningskanalen 10 om til bøsningen 11's bagside, hvor slidsen 16 har en sådan dybde, at dens bund i det væsentlige er sammenfaldende med sidevæggen 4's inderside.

Herved undgås den i det foregående nævnte uønskede forstøvning ved udslyngningsåbningens forkant ved sidevæggens inderside og dermed den af denne forstøvning forårsagede luftoptagelse i væsken, hvorved 143154 5 luftindholdet i det forstøvede materiale reduceres betydeligt.

Da opfindelsen ikke i første række er rettet mod forstøvning af suspensioner af stærkt slidende materialer, men først og fremmest mod forstøvning af rene opløsninger, stilles der ikke særligt store krav til slidstyrken af bøsningen 11. Denne kan f.eks. fremstilles af rustfrit stål.

Opfindelsen er ikke begrænset til den på tegningen viste udformning, hvor udslyngningsåbningerne dannes af kanaler i separate bøsninger, der indsættes i udboringer i hjulets sidevæg. Til opnåelse af den for opfindelsen karakteristiske tilstrømning af væske til udslyngningsåbningen gennem en indløbspassage ved åbningens bagside kræves blot, at der ved indersiden af sidevæggen omkring den i rotationsretningen forreste kant af hver udslyngningsåbning findes en forhøjning, som leder det bagudstrømmende væskelag uden om udslyngningsåbningens forreste kant til en væskeindløbspassage ved den i rotationsretningen bageste kant af udslyngningsåbningen.

En sådan forhøjning kan i princippet udgøres af f.eks. en fra sidevæggens inderside fremspringende krave, men den viste udformning med en separat bøsning indsat i en udboring i sidevæggen vil normalt i praksis være foretrukket, da den i fremstillingsmæssig henseende er enkel og billig.

Eksempel 1 I et tørrekammer med en diameter på 2,2 m udførtes forsøg med forstøvningstørring af en chromgarvestofopløsning.

Tørreluften indførtes foroven i tørrekammeret ved en temperatur på 270°C. Afgangstemperaturen var 100°c. Opløsningen blev ført til et forstøverhjul af samme konstruktion som vist i fig. 1. Hjulets diameter var 120 mm, og diametrene af bøsningernes udslyngningskanaler var 4 mm. Slidsens dybde var lige så stor som den afstand, hvormed bøsningen stak inden for sidevæggens inderside, nemlig 4 mm.

Hjulets omdrejningshastighed var 24000 omdr/min.

Pulvermassefylden af det ved tørringen dannede pulver måltes på normal måde ved sammenbankning 100 gange og var 0,89 g/ml.

Et tilsvarende forsøg udførtes med et konventionelt forstøverhjul med samme diameter, men med radiære udslyngningskanaler. Alle øvrige driftsbetingelser var uændrede. Der fremstilledes herved et pulver med en pulvermassefylde, målt på samme måde, på 0,74 g/ml.

6 143154

Eksempel 2

Der udførtes forsøg med forstøvningstørring af en opløsning af et reaktivt farvestof.

Tørrekammerets diameter var 2,7 it, Tørreluften indførtes foroven i tørrekammeret ved en temperatur på 230°C. Afgangstemperaturen var 125°C. Opløsningen blev ført til et forstøverhjul ifølge opfindelsen af samme konstruktion som i eksempel 1. Hjulets omdrejningshastighed var 13000 omdr/min.

Der opnåedes en pulvermassefylde af det fremstillede pulver på 0,68 g/ml.

Kontrolforsøg under samme betingelser, men med et konventionelt forstøverhjul, gav en pulvermassefylde på 0,54 g/ml.

Eksempel 3

Der udførtes fire forsøg med forstøvningstørring af sulfitlud.

Tørrekammerets diameter var 2,2 m. Tørreluften indførtes foroven i tørrekammeret ved en temperatur på 230°C. Afgangstemperaturen var 100°C. Opløsningen blev ført til et forstøverhjul ifølge opfindelsen af samme konstruktion som i eksempel 1. Hjulets omdrejningshastighed var 19000 omdr/min.

Ved et første forsøg (A) var slidsen i bøsningen rettet bagud i forhold til forstøverhjulets rotationsretning som vist i fig. 1.

Ved et andet forsøg (B) havde man drejet bøsningerne 90°, så at slidsen vendte opad. Ved et tredje forsøg (C) havde man drejet bøsningerne 90° den modsatte vej, så at slidsen vendte nedad. Ved et fjerde forsøg (D) havde man drejet bøsningerne 180°, så at slidsen vendte fremad i forhold til rotationsretningen.

Ved hvert forsøg måltes den opnåede pulvermassefylde. Resultaterne var som følger:

Forsøg Slids Pulvermassefylde A bagud 0,52 g/ml B opad 0,47 g/ml C nedad 0,48 g/ml D fremad 0,39 g/ml