Zweistoffzerstäubung

Der Begriff Zweistoffdüse bezieht sich auf die Vermischung zweier Stoffe. Meistens wird Wasser mit Luft zerstäubt, dies bedeutet jedoch nicht, dass auch zwei Flüssigkeiten zerstäubt werden können.

Zweistoffzerstäubung

Zweistoffdüsen, die auch Pneumatikdüsen genannt werden, kommen in einer Vielzahl von Anwendungen zum Einsatz. Die einzelnen Zweistoffdüsenbaureihen lassen sich in intern und extern mischende Düsengruppen aufteilen. Dabei werden Gas und Flüssigkeit entweder innerhalb oder außerhalb der Düse zusammengeführt. Je nach Düsenkonstruktion wird die Flüssigkeit selbstständig angesaugt oder unter Druck zugeführt. Je nach Gestaltung des Düsenmundstückes entstehen unterschiedliche Strahlformen.

Zweistoffdüsen sind ideal zur Zerstäubung von kleinen Flüssigkeitsmengen geeignet, sie können jedoch auch für größere Mengen eingesetzt werden. Bei der Pneumatikzerstäubung erzeugen die unterschiedlichen Strömungsgeschwindgkeiten von Gasen und Flüssigkeiten in einer Düse Druckwellen, die ein Aufreißen der Flüssigkeit in extrem feine Tropfen bewirken. Diese unterschiedlichen Relativgeschwindigkeiten ermöglichen beispielsweise die Zerstäubung von viskosen Medien bei niedrigem Druck.

Zweistoffdüsen bieten viele Vorteile:

  • Es werden sehr feine Tropfen erzeugt
  • Präzise Volumenstromregelung möglich bei gleichbleibend guter Zerstäubungsqualität
  • Es wird kaum Flüssigkeitsdruck benötigt um fein zu zerstäuben
  • Stoffe mit einer Viskosität von bis zu 1.000 mPa·s können zerstäubt werden

Pneumatikzerstäubung

Zweistoffdüsen können fast alle Strahlformen erzeugen:

  • Flachstrahl
  • Vollkegel
  • Hohlkegel (sehr selten)
Sprühbild Flachstrahl-Pneumatik-Zerstäuberdüsen

Flachstrahl-Pneumatikzerstäubung

Flachstrahl-Pneumatikzerstäuberdüsen erzeugen einen Flachstrahl mit extrem feinen Tropfen, wobei Strahlwinkel bis zu 80° möglich sind. Besonders geeignet sind diese Düsen für Anwendungen, bei denen es auf feine Tropfen und eine breite, linienförmige Beaufschlagung ankommt.

Anwendungsbeispiele: Warenbefeuchtung und -kühlung, Bahnbefeuchtung, verschiedene Lackieraufgaben.

Funktionszeichnung Vollkegel-Pneumatik-Zerstäuberdüsen

Vollkegel-Pneumatikzerstäubung

Vollkegel-Pneumatikzerstäuberdüsen kommen bevorzugt zum Einsatz wenn eine gezielte, kreisförmige Beaufschlagung oder eine größere Reichweite gewünscht sind. Generell erzeugen diese Düsen einen schlanken Vollkegel mit ca. 20° – 30° Strahlwinkel. Größere Strahlwinkel sind durch spezielle Mehrloch-Düsenmundstücke erzielbar.

Anwendungsbeispiele: Befeuchtung, Kühlung, Ausbringung viskoser Medien wie z.B. Öle

Mischung der Medien

Bei Pneumatik-Zerstäuberdüsen dient die Zufuhr von Luft oder Gas dem zusätzlichen Aufreißen des Flüssigkeitsstroms in feinste Tropfen. Diese Zuführung bzw. Mischung kann innerhalb oder außerhalb des Düsenkörpers erfolgen.

Innere Mischung sollten Sie bevorzugen, wenn Wasser oder niederviskose Medien bzw. Medien ohne Verschmutzungen zerstäubt werden sollen.

Die äußere Mischung eignet sich besonders zur Zerstäubung viskoser oder zur Verschmutzung neigender Medien. Konstruktionsbedingt wird dabei mit niedrigen Flüssigkeitsdrücken gearbeitet.

Außenmischende Zweistoffdüse (ViscoMistTM)

Außenmischung

Luft und Medium werden außerhalb der Düse vermischt. Die Flüssigkeit tritt koaxial aus einer Öffnung in der Mitte aus. Die Luft umschließt beim Austreten den Flüssigkeitsstrom. Dabei entsteht durch die hohe Strömungsgeschwindigkeit der Luft ein Vakuum, das den Flüssigkeitsstrom auseinander reißt.

Außenmischende Pneumatikdüsen sind ideal geeignet für hochviskose Medien. Es gibt aber auch einige Einschränkungen:

  • Die Strahlform ist auf einen schmalen Vollkegel beschränkt. Ein Flachstrahl kann nur durch den Einsatz zusätzlicher Luftdüsen erreicht werden, die den Strahl in die richtige Form bringen. Dieses Konzept wird z.B. für Düsen der Baureihe 176 (ViscoMistTM) verwendet. Die Flüssigkeit wird in zwei Stufen zerstäubt:
    • Der austretende Vollstrahl wird von Luft umschlossen teilweise auseinander gerissen.
    • An der Düse befinden sich seitlich kleine Bohrungen für die "Fan Air", die aus dem Zweiphasengemisch einen Flachstrahl formt.
  • Die Strahlgröße ist aus konstruktiven Gründen beschränkt, weshalb außenmischende Pneumatikdüsen eher für kleinere Volumenströme geeignet sind.
Innenmischende Zweistoffdüse (VarioJet®)

Innenmischung

Bei innenmischenden Pneumatikdüsen wird der Wasser- und Luftstrahl in der Düsenkammer gemischt, wobei durch das komprimierte Luft-/Wassergemisch der Strahl beim Austreten aus der Düse expandiert und feinste Tropfen erzeugt.

Im Gegensatz zur Außenmischung ist die Strahlform bei der Innenmischung deutlich besser kontrollierbar. Zudem können kleinere als auch größere Flüssigkeitsmengen zerstäubt werden.

Innenmischende Zweistoffdüsen eignen sich jedoch weniger gut für viskose Medien. Außerdem muss großen Wert auf die richtige Wahl des Luft-/Wassergemischs gelegt werden. Zu große Druckunterschiede zwischen den beiden Medien sind nicht empfehlenswert.

Weitere Informationen

Sprühcharakter

Welcher (Sprüh-)Charakter passt zu Ihrer Anwendung und welche verschiedene Strahlformen gibt es?

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Düsenfunktionen

Begriffserklärungen der wichtigsten Funktions- und Betriebsdaten einer Düse.

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Tropfenabscheider – Funktionsprinzip

Schadstoffrestgehalte reduzieren und verfahrenstechnische Prozesse verbessern.

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