NEUARTIGES WASCHMITTEL-HERSTELLVERFAHREN FÜR EINE FEINSTAUB-FREIE PRODUKTION

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Irma Pohl
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Monodisperser Tropfengenerator, Typ MTG-01-G1 In der unten aufgeführten Abbildung ist schematisch eine Anlage zur Herstellung von Waschmittel als Pulver skizziert, die bereits mit

2 Monodisperser Tropfengenerator, Typ MTG-01-G1 In der unten aufgeführten Abbildung ist schematisch eine Anlage zur Herstellung von Waschmittel als Pulver skizziert, die bereits mit FMP-Tropfengeneratoren (s. Komponente 7) ausgestattet ist. Alle anderen Komponenten der nachfolgend skizzierten Waschmittel- Produktionsanlage sind bereits in heutigen Anlagen von Waschmittelherstellern vorhanden. EINLEITENDE BEMERKUNGEN HEUTIGE WASCHMITTELHERSTELLUNG Die Herstellung von Waschmitteln erfolgt heute in Spraytrocknertürmen, in denen Waschmittel-Suspensionen zerstäubt und im Gegenstromverfahren getrocknet werden. Die eingesetzten Sprayverfahren führen unweigerlich zu einem breiten Spektrum der Größe der resultierenden Waschmittelkugeln, von denen einige in einem Größenbereich liegen, der als Feinstaub zu bezeichnen ist. Die Nutzung dieser Waschmittel ist inhärent mit der Zugabe zu Waschprozessen verbunden, wobei es unvermeidbar zu sein scheint, dass die Feinanteile als Staubwolke beim Zugabeprozess auftreten. 1) Flüssigkeitswaage 2) Feststoffwaage 3) Mischbehälter 4) Vorpumpe 5) Hochdruckpumpe 6) Pulsationsdämpfer 7) FMP-Tropfengeneratoren 8) Waschmittelpulver 9) Zuluft-Ventilator 10) Abluft-Ventilator 11) Zuluft-Wärmetauscher 12) Abluft-Wärmetauscher 13) Mischkammer für Porenbrenner 14) Ringkanal mit Porenbrenner 15) Staubfilter (nur zur Absicherung) NEUARTIGES FMP-HERSTELLVERFAHREN Das von entwickelte Herstellungsverfahren für staubfreie, monodisperse Waschmittelkugeln eliminiert diese Problematik vollständig. Das Verfahren besteht im Wesentlichen aus einem Tropfengenerator für die reproduzierbare Herstellung monodisperser Suspensionstropfen, wie diese bei der Waschmittelherstellung benötigt werden. Die FMP-Tropfengeneratoren können bis zu monodisperse Einzeltropfen pro Sekunde erzeugen und eignen sich neben der Produktion von Einzeltropfen auch für die Herstellung großer Tropfenströme. Die entwickelten FMP-Tropfengeneratoren können leicht in bestehende Anlagen integriert werden, um in die Jahre gekommene Anlagen auf den neuesten Stand der Technik zu bringen. Seite 2

Monodisperser Tropfengenerator, Typ MTG-01-G1 Die Spraygeneratoren eignen sich neben der Produktion von Einzeltropfen auch für die Realisierung großer Tropfenströme.

3 Monodisperser Tropfengenerator, Typ MTG-01-G1 Die Spraygeneratoren eignen sich neben der Produktion von Einzeltropfen auch für die Realisierung großer Tropfenströme. Diese können auf den gewünschten Durchsatz ausgelegt werden, indem sehr viele Bohrungen in einer Düse über eine Verteilerkammer gleichmäßig mit Flüssigkeit versorgt werden und dadurch voneinander getrennte Tropfenströme ausbilden. Foto 1: Multiple FMP-Tropfenfachkette Foto 2: Singuläre FMP-Tropfenfachkette Die Verteilerkammer sorgt dabei für einen gleichmäßigen Durchfluss durch alle Düsenbohrungen. Die Auslegung dieser Mehrstrahlgeneratoren basiert ebenso auf dem Rayleigh schen Zerfall eines Flüssigkeitsstrahles. Foto 3: Herkömmliche Tropfenbildung HERSTELL- VERFAHREN Monodisperser Mehrfachstrahl-Generator HERSTELLUNG MONODISPERSER WASCHMITTELKUGELN Zur Herstellung der Waschmittel werden heute Druckzerstäuber und Rotationszerstäuber eingesetzt, die zu Flüssigkeitstropfen mit breiten Größenverteilungen führen, verbunden mit einem hohen Anteil kleiner Tropfen. Diese gilt es zu entfernen, um eine bessere Handhabung des Waschmittels beim Waschprozess zu gewährleisten. Die hat hierfür ein neuartiges Verfahren entwickelt, das zu einer innovativen Herstellung der zu trocknenden Tropfen führt. Es kommen Spraygeneratoren zur Anwendung, die Tropfenverteilungen mit nur einer einzigen Tropfengröße erzeugen. Getrocknet entstehen so Waschmittelkügelchen, die alle ein und dieselbe Größe umfassen. Die Größe der Waschmittelkügelchen ist für den Bereich von 0,1 bis 0,5 mm frei einstellbar. FMP-Spraygeneratoren für die Waschmittelproduktion umfassen z.b. 250 Einzelstrahlen und können, je nach Tropfengröße und Ausführung, zwischen 1 und 20 m 3 /h an Waschmittel-Suspensionen verarbeiten. Die optimale, reibungsfreie Integration von FMP-Spraygeneratoren in bestehende Sprühtrockneranlagen wird durch eine intensive Zusammenarbeit zwischen den Waschmittelherstellern und der FMP TECHNOLOGY GMBH sichergestellt. Monodisperser Einfachstrahl-Generator Nach diesem Grundprinzip der Spraysteuerung lässt sich die Durchflussrate bestimmen: V n d 6 3 f G (Tropfenvolumenstrom) n bezeichnet dabei die Anzahl der Düsenbohrungen und f G die Erregerfrequenz der Piezokeramik. Dies gilt für den gesamten Betriebsbereich des Generators, der aus der Bedingung für die Instabilität eines Fluidstrahls resultiert: U D f G λ bezeichnet hier die Wellenlänge des aufgebrachten Störsignals und D den Bohrungsdurchmesser der Düse. Mit diesem Wissen lässt sich die Tropfen-bildung gezielt steuern. Seite 3

Weitere Anwendungsgebiete für monodisperse FMP-Tropfengeneratoren: Beschichtung von Einzeltropfen und Tropfenbahnen Produktion von Granulaten, Puder, etc.

4 Weitere Anwendungsgebiete für monodisperse FMP-Tropfengeneratoren: Beschichtung von Einzeltropfen und Tropfenbahnen Produktion von Granulaten, Puder, etc. Erzeugung von Kraftstoff- und Brennstoffsprays Kontrollierte Dosierung von Flüssigkeiten Spraykühlung / Tropfenkühlung KUNDENSPEZIFISCHE SPRAYGENERATOREN Erzeugung von Polymerpartikeln als Medikamententräger INDUSTRIELLE KOOPERATIONSPARTNER Die sucht weitere Partner im Bereich der Waschmittelherstellung. Im Rahmen gemeinsamer Projekte können firmenspezifische Spraygeneratoren ausgelegt, erstellt, getestet und gesichert zur Anwendung gebracht werden. Neben der Waschmittelherstellung gibt es zahlreiche weitere Anwendungsgebiete für den Einsatz der Tropfengeneratoren. Die unterstützt gerne bei der Erarbeitung und Umsetzung kundenspe-zifischer Lösungen. Kundenspezifisch ausgelegte Tropfengeneratoren mit: Einzel-Tropfenkette 62 Tropfenketten 624 Tropfenketten etc. Im Zusammenhang mit dem Generator für monodisperse Tropfen liefert die nicht nur das Grundgerät und die zugehörige Elektronik, sondern auch den Druckbehälter mit der notwendigen Filtrationseinrichtung. Vibratorische Anregung der Strahlen zur Erzeugung der Tropfenbildung über piezoelektrisches Element Vorhersagbare, gesteuerte Erzeugung monodisperser Tropfen oder gezielte Produktion polydisperser Sprays mit vorgegebenem Tropfendurchmessern Erzeugung von Mikrotropfen nahezu jeder Größe Variabel einsetzbare Düsenplatten für die Erzeugung von Tropfen unterschiedlicher Durchmesser Düsenplatten mit Einzellöchern unterschiedlicher Größe bzw. Platten mit mehreren Löchern stehen gleichermaßen zur Ver-fügung. Ferner auch eine Strobos-kop-Kamera- Einrichtung, um die Ein-zeltropfen kinematographisch zu vi-sualisieren. geeignete Elektronik für die Ansteuerung des Piezoschwingers und leichte Eingabe der Frequenz und Amplitude des Erregersignals für die Tropfenbildung Je nach gefordertem Volumenstrom und verwendeten Fluiden werden spezielle Einheiten zur kontinuierlichen und pulsationsfreien Fluidversorgung angeboten inklusive Filtrationseinrichtungen Seite 4

5 KUNDENSPEZIFISCHE SPRAYGENERATOREN Die wurde mit den folgenden Preisen ausgezeichnet Gründerpreis Mittelfranken Bayerischer Gründerpreis IHK-Gründerpreis Großer Preis des Mittelstandes Innovationspreis im Wettbewerb des Bundespräsidenten Innovationspreis bei Würzburger Automobilgipfel ÜBER DIE Im Jahr 2006 wurde die FMP TECHNOLOGY GMBH aus dem Lehrstuhl für Strömungsmechanik der Universität Erlangen mit dem Ziel gegründet, wissenschaftliche Entwicklungen aufzugreifen und auf deren Basis neuartige, innovative Produkte zu entwickeln und zu vermarkten. In den unterschiedlichen Geschäftsbereichen der, die alle auf strömungsmechanischen Grundlagen basieren, konnten bahnbrechende Entwicklungen insbesondere für die Beschichtungs- und Spraytechnik durch-geführt werden. In der Beschichtungstechnik betrifft eine Entwicklung der neuartige Beschichtungsdüsen. Im Gegensatz zu herkömmlichen Beschichtungsdüsen können erstmalig unterschiedlichste Flüssigkeiten mit nur einer Beschichtungsdüse ohne Qualitätseinbußen verarbeitet wer-den. Gegenwärtig auf dem Markt verfüg-bare Beschichtungsdüsen müssen hingegen grundsätzlich für ein konkretes Beschichtungsfluid speziell ausgelegt werden, so dass Anwender bisher in zahlreiche, verschiedenartige Beschichtungsdüsen investieren mussten. IMPRESSUM Copyright 2012 Am Weichselgarten 34 D Erlangen Fon +49 (0) Fax +49 (0) Herstellung: Nachdruck: Alle Rechte vorbehalten. Kein Teil darf ohne schriftliche Genehmigung vervielfältigt werden. Auch auf dem Gebiet der Spraytechnik hat die beispielsweise neuartige, monodisperse Tropfengeneratoren entwickelt und erfolgreich industrialisiert. Die Technik der monodispersen Sprayerzeugung ermöglicht erstmalig eine gezielte Herstellung diskret polydisperser Sprays mit einstellbaren Tropfendurchmessern. Dieser Mechanismus lässt sich durch vibratorische Anregung der Flüssigkeitsstrahlen gezielt und leicht steuern, um Tropfen bekannter Größen zu erzeugen. Seite 4

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