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Vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols. Die Vorrichtung weist einen Antriebsmotor, ein durch denselben angetriebenes Gebläserad zur Erzeugung eines Luftstromes, ein Gehäuse, das einen ringförmigen Leitkanal für den Luftstrom enthält, sowie zwei durch den genannten Motor angetriebene Schleuderscheiben auf, deren Umfangsränder federnd gegeneinander gepresst sind und zwischen welche eine zu vernebelnde Flüssigkeit geleitet wird. Diese Flüssigkeit wird zu einem Film ausgeschleudert, welcher durch den axial über den Umfang der Schleuderscheiben blasenden Luftstrom in Nebeltröpfchen zerrissen wird.
Gegenüber bekannten Vorrichtungen der genannten Art unterscheidet sich diejenige gemäss der Erfindung im wesentlichen dadurch, dass der Leitkanal für den Luftstrom als Düse ausgebildet ist, welche den Luftstrom beim Verlassen des Gehäuses im wesentlichen axial, aber mit einer gegen die Drehachse der Schleuderscheiben konvergierenden Bewegungskomponente über den Umfang der Scnleuderscheiben bläst.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der beigefügten Zeichnung, in welcher rein beispielsweise mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes veranschaulicht sind.
Fig. 1 zeigt teils in Ansicht und teils im Längsschnitt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung.
Fig. 2 zeigt den vorderen Teil einer Vorrichtung zum Erzeugen eines Aerosols gemäss einer zweiten Ausführungsform teils in Ansicht und teils im axialen Längsschnitt.
Fig. 3 ist eine Teilansicht der Vorrichtung von rechts in Fig. 2 gesehen.
Fig. 4, 5 und 6 zeigen je einen Teil verschiedener anderer Ausführungsformen in zu Fig. 2 analoger Darstellung.
Fig. 7 stellt den vorderen Teil eines letzten Ausführungsbeispiels. teils in Ansicht und teils im axialen Längsschnitt, dar.
Die wesentlichen Konstruktionsmerkmale und Vorteile der in Fig. 1 dargestellten Vorrichtung sind wie folgt : Ein elektrischer Antriebsmotor a befindet sich in einem inneren Gehäuseteil b, welcher zur Drehachse des Motors im wesentlichen parallel verlaufende Flügel c aufweist. Mit Hilfe der genannten Flügel c ist der innere Gehäuseteil bin einem äusseren und vorderen Gehäuseteil d lösbar eingesetzt. Zwischen den Gehäuseteilen b und d ist ein im Querschnitt ringförmiger Luftleitkanal e vorhanden, der sich gegen das vordere, in Fig. l oben liegende Stirnende des Gehäuses verjüngt und am genannten Stirnende ausmündet. Der Leitkanal e ist somit als Düse ausgebildet.
Ein hinterer Gehäuseteil f ist mittels Schrauben g mit dem vorderen Gehäuseteil d lösbar verbunden.
Zwischen den beiden Gehäuseteilen d und f ist ein ringförmiges Luftleitblech h mit seinem Umfangsrand festgeklemmt. Das hintere Ende der Motorwelle i trägt ein Gebläserad k, das zwischen dem genannten Leitblech h und dem inneren Gehäuseteil b angeordnet ist und als radial wirkendes Zentrifugalgebläserad ausgebildet ist. Der hintere Gehäuseteil f weist Lufteinlassöffnungen auf, durch welche die Luft einströmt, die nachher mit Hilfe des Gebläserades k in den Luftleitkanal e gefördert und am vorderen Ende des Gehäuses durch einen ringförmigen Austrittsspalt ausgeblasen wird. Fig. 1 lässt erkennen, dass der Kanal e dem Luftstrom eine gegen die Achse des Motors konvergierende Bewegungskomponente erteilt.
Das vordere Ende der Motorwelle i trägt zwei Schleuderscheiben l, die mit ihren Umfangskanten elastisch aneinander anliegen, wenn die Scheiben nicht rotieren. Diese Scheiben 1 befinden sich unmit-
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telbar vor dem betreffenden Stirnende des Gehäuses, d. h. ausserhalb desselben, wobei der Durchmesser der
Scheiben mit demjenigen des Gehäuseteils b wenigstens annähernd übereinstimmt. Der aus dem Kanal e austretende Luftstrom bläst in axialer Richtung der Scheiben 1 an deren Umfangskante vorbei. Der Durch- messer der Scheiben ist beträchtlich kleiner als derjenige des Gebläserades k.
! Die Motorwelle i ist hohl und dient der Zufuhr der zu zerstäubenden Flüssigkeit in den Zwischenraum zwischen den beiden Schleuderscheiben l. Das vordere Ende der hohlen Welle i ist durch eine Schraube m verschlossen, während das hintere Ende der Welle i mit einem Flüssigkeitstank n in Verbindung steht. In letzterem befindet sich ein biegsamer Schlauch o, der auf einen am Gehäuseteil f befestigten Nippel p aufgeschoben ist. Das andere Ende des Schlauches o ist mit einem durchbohrten Metallzapfen q beschwert, damit das Schlauchende stets an einer möglichst tiefen Stelle des Flüssigkeitstankes n sich befindet. Vom
Nippel p gelangt die Flüssigkeit zu einem Regulierventil r, dessen Durchflussöffnung mit Hilfe einer mit
Gewinde versehenen Spindel s beherrscht wird.
Vom Ventil r fliesst die Flüssigkeit durch einen Balg t hin- durch zum Hohlraum der Welle i. Das hintere Ende der Welle i trägt eine Nabe u. gegen welche unter
Zwischenschaltung von Schleifringen v und x ein mit dem Balg t verbundener Flanschring y anliegt. u. zw. unter dem Einfluss einer Feder z, welche jederzeit eine einwandfreie Abdichtung zwischen dem still- stehenden Balg t und der rotierenden Welle i gewährleistet.
Zur Regelung der zu zerstäubenden Flüssigkeitsmenge kann die Ventilspindel s mit Hilfe eines Dreh- knopfes aa gedreht und damit auch axial verstellt werden. Ein zweiter Drehgriff bb, der zum Knopf aa koaxial angeordnet ist, weist einen Anschlag cc für den Drehknopf aa auf. Eine Hemmfeder dd sorgt da- für, dass der Griff bb nur unter Überwindung erheblicher Reibungskräfte verstellbar ist, auf jedenfall be- trächtlich schwerer als der Drehknopf aa. Mittels des Drehknopfes aa lässt sich die Flüssigkeitsmenge von
Null bis zu einem Maximalwert regulieren, der durch die jeweilige Einstellung des Drehgriffes bb festge- legt wird und von den Eigenschaften der zu zerstäubenden oder zu vernebelnden Flüssigkeit abhängt.
Der Flüssigkeitstank n ist mit Hilfe von zwei einander diametral gegenüberliegenden Spannhebelver- schlüssen ee gegen einen am hinteren Gehäuseteil f befestigten, elastisch nachgiebigen Dichtungsring ff gepresst und kann nach Lösen der Verschlüsse ee abgenommen werden. Um das bequeme Einfüllen von
Flüssigkeit zu ermöglichen. weist der Tank n eine Einfüllöffnung auf, die durch einen Verschlusszapfen gg lösbar verschlossen ist. Dieser Zapfen besteht vorzugsweise aus elastisch nachgiebigem Kunststoff und wird in eine mit einem Siebboden versehene Büchse hh eingesetzt, die in der Einfüllöffnung des Tankes n be- festigt ist und durch ihre eigene Elastizität festsitzt. Die Büchse hh dient zum Sieben der in den Tank n einzufüllende Flüssigkeit.
Die Vorrichtung weist ferner einen Traggriff ii einen elektrischen Anschlussstecker kk und einen elektrischen Schalter 11 für den Motor a auf. Mit der Verschlussschraube m ist eine Abdeckhaube mm, die auch als Strötnungskegel für das erzeugte Aerosol dient, vor den Schleuderscheiben l angeordnet.
Am Gehäuseteil d sind die beiden Schenkelenden eines bügelförmigen Stützorgans nn schwenkbar und lösbar gelagert, dessen beide Schenkel je zweimal in entgegengesetzter Richtung abgewinkelt sind. Das eine Knie oo jedes Schenkels kann sich gegen den hinteren Gehäuseteil f abstützen, wie Fig. 1 zeigt.
Bei rotierender Welle i und geöffnetem Ventil r wird durch die Zentrifugalwirkung der Schleuderscheiben Flüssigkeit aus dem Tank n in den Hohlraum der Welle i eingesaugt und zwischen den Scheiben l nach aussen geschleudert, wobei die Flüssigkeit zu einem dünnen Film ausgebreitet wird. Gleichzeitig erzeugt das Gebläserad k ebenfalls durch Zentrifugalwirkung einen Luftstrom, welcher etwa rechtwinklig auf den Flüssigkeitsfilm auftritt und diesen in feine Nebeltröpfchen zerreisst, die im Luftstrom einen Aerosol bilden. Für die Vemebelungsleistung der Vorrichtung ist es von entscheidender Wichtigkeit, dass der Durchmesser der Schleuderscheiben l kleiner ist als derjenige des Gebläserades k.
Dadurch wird nämlich er- reicht, dass die Blaskraft des Luftstromes beim Verlassen des Gehäuses in axialer Richtung der Welle i grö- sser ist als die Zentrifugalkraft der die Scheiben 1 verlassenden Flüssigkeitströpfchen. Die letzteren werden somit sicher vom Luftstrom erfasst und mitgerissen.
Müssen die Dichtmgs- und Schleifringe v und x ersetzt werden, so brauchen nur die Schrauben gelöst und der hintere Gehäuseteil f vom Gehäuseteil d abgenommen zu werden. Dann lässt sich ohne weiteres auch das Leitblech h herausnehmen und damit das Gebläserad k zwecks allfälliger Reinigung oder Entstaubung freilegen. Muss der Motor a ausgebaut werden, so kann der innere Gehäuseteil b mitsamt dem Motor, dem Gebläserad und den Schleuderscheiben in axialer Richtung nach hinten aus dem Gehäuseteil d herausgezogen werden. Die Flügel c dienen dabei zur Führung des Gehäuseteiles b im Gehäuseteil d.
Im Gebrauchszustand der Vorrichtung dienen die Flügel c hingegen zur Beruhigung des Luftstromes, um denselben an einer Rotation um die Drehachse der Schleuderscheiben zu verhindern, was die Nebelerzeugung beeinträchtigen würde.
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Die beschriebene Art der Befestigung des Tankes n hat den Vorteil, dass ein allfälliges Schwinden oder Schwellen des Dichtungsringes ff ohne schädlichen Einfluss auf die Dichtigkeit oder die Demontierbarkeit bleibt. Ist der Tank n vom Gehäuseteil f gelöst, so kann gegebenenfalls die zu vernebelnde Flüssigkeit mit Hilfe des Schlauches o direkt aus einem andern Behälter, z. B. einem Kanister, gesaugt werden. Wird das Stützorgan nn gegenüber der dargestellten Lage umgekehrt am Gehäuse angeordnet, so dass die beiden Schenkel des Stützorgans nn ihre Plätze vertauschen, so kann die Vorrichtung am Rande eines mit Traggriffen versehenen Kanisters dadurch befestigt werden, dass man das Stützorgan nn durch eisen der Traggriffe hindurchschiebt.
Bei der bisher beschriebenen Ausführungsform kann beim Vernebeln wässeriger Flüssigkeiten der Nachteil auftreten, dass ein Teil der Flüssigkeitströpfchen beim Abschleudern von den Schleuderscheiben infolge der Zentrifugalkraft den Luftstrom quer zu durchlaufen vermag, ohne vom Luftstrom vollständig erfasst und fortgetragen zu werden.
Zur Beseitigung dieses Nachteiles sieht die Erfindung vor, dass radial ausserhalb des Umfangsrandes der Schleuderscheibe und im Strömungsweg des Luftstromes ein Kranz von feststehenden Lamellen angeordnet ist.
Die sonst nach aussen entweichenden Flüssigkeitsteilchen werden an diesen Lamellen zurückgehalten und dann mittels des Luftstromes in der gewünschten Richtung von den Lamellen weggeblasen.
Ausführungsbeispiele dieser Art sind in den Fig. 2-6 veranschaulicht, in denen die gleichen Bezugszeichen verwendet sind, wie in Fig. 1, soweit es sich um übereinstimmende Konstruktionselemente handelt.
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mit radialen Durchlässen versehenes Distanzierungsstück 3 ist zwischen die Scheiben l eingelegt. Die eine Scheibe l liegt gegen eine auf der Welle i befestigte Nabe 4 an, und gegen die andere Scheibe l ist eine Kappe 5 mit Hilfe einer Schraube m angepresst, die in das Ende der Welle i eingeschraubt ist und deren Hohlraum gegen aussen abschliesst.
Auf eine entsprechend abgesetzte Partie des innern Gehäuseteils b ist ein Ring 6 aufgesetzt, der mit einem Kranz von Lamellen 7 versehen ist, die in gleichmässigen Abständen voneinander radial ausserhalb des Umfangsrandes der Schleuderscheiben l fest angeordnet sind. Die Lamellen 7 ragen in den Austrittsspalt des Luftleitkanals e hinein und reichen bis zum äusseren Gehäuseteil d. In Fig. 3 ist ersichtlich, dass die Lamellen 7 gegenüber der zur Welle i radialen Richtung geneigt sind, u. zw. derart, dass sie wenigstens annähernd rechtwinklig stehen zur Bewegungsrichtung, in welcher die auf die betreffende Lamelle auftreffenden Flüssigkeitsteilchen vom Rand der Scheiben l abgeschleudert würden, wenn keine Luft durch den Kanal e strömen würde.
Die genannte Bewegungsrichtung der Flüssigkeitsteilchen ist die Richtung des Geschwindigkeitsvektors Ve, der sich zusammensetzt aus einer von der Rotation der Scheiben 1 herrührenden Geschwindigkeitskomponente Vt, die tangential zum Umfang der Scheiben verläuft und einer ebenfalls von der Zentrifugalkraft herrührenden Geschwindigkeitskomponente Vr, die radial zu den Scheiben verläuft. Ausserdem sind die Lamellen 7 derart in bezug aufeinander angeordnet, dass, in der Richtung des Geschwindigkeitsvektors Ve von jedem Punkt des Umfanges der Scheiben l aus gesehen, kein freier Durchblick zwischen den einander benachbarten Lamellen 7 ersichtlich ist. Mit andern Worten heisst das, dass keine Flüssigkeitströpfchen vom Umfang der Scheiben 1 nach aussen zwischen den Lamellen 7 hindurchgeschleudert werden können.
Die Ausbildung der übrigen, in Fig. 2 und 3 nicht dargestellten Teile der Vorrichtung ist gleich wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1.
Die Wirkungsweise der beschriebenen Vorrichtung ist wie folgt : Bei eingeschaltetem Motor a drehen sich dieSchleuderscheiben l entsprechend dem Pfeil R in Fig. 3. Dabei wird durch Zentrifugalwirkung der Schleuderscheiben Flüssigkeit aus dem in Fig. 2 nicht gezeichneten Tank in den Hohlraum der Welle i eingesaugt und zwischen den Scheiben l nach aussen geschleudert, wobei die Flüssigkeit beim Durchtritt durch den engen Spalt zwischen den beiden Scheibenrändern zu einem dünnen Film ausgebreitet wird.
Gleichzeitig erzeugt das in Fig. 2 ebenfalls nicht dargestellte Gebläserad einen Luftstrom durch den Kanal e. Der den Austrittsspalt des Kanals e verlassende Luftstrom bläst etwa rechtwinklig zum genannten Flüssigkeitsfilm und zerreisst denselben in kleine Nebeltröpfchen, die im Luftstrom davon getragen werden und ein Aerosol bilden, wie in Fig. 2 bei A veranschaulicht ist. Diejenigen Flüssigkeitströpfchen, die vom Luftstrom nicht richtig erfasst werden, prallen gegen die Lamellen 7 und werden auf diese Weise daran gehindert, in radialer Richtung weiter nach aussen zu fliegen. An den Lamellen 7 bildet sich Kon-
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sich die Schleuderscheiben 12 und 14 mit der Welle i.
Dabei wird durch Zentrifugalkraft der Schleuderscheiben Flüssigkeit aus dem in Fig. 7 nicht gezeichneten Tank in den Hohlraum der Welle i eingesaugt und zwischen den Scheiben 12 und 14 nach aussen geschleudert. Beim Durchtritt durch den engen Spalt zwischen den Umfangskanten der beiden Scheiben 12 und 14 wird die Flüssigkeit zu einem dünnen Film ausgebreitet. Gleichzeitig erzeugt das in Fig. 7 ebenfalls nicht dargestellte Gebläserad einen Luftstrom durch den Kanal e. Der den Austrittsspalt des Kanals e verlassende Luftstrom bläst quer zum genannten Flüssigkeitsfilm in axialer Richtung der Schleuderscheiben an den Umfangskanten der letzteren vorbei und zerreisst dabei den Flüssigkeitsfilm in kleine Nebeltröpfchen, die im Luftstrom davon getragen werden und ein Aerosol bilden.
Bei der Rotation der Schleuderscheiben 12 und 14 wird die eine 12 derselben unter dem Einfluss der Zentrifugalkraft elastisch deformiert, u. zw. in der Weise, dass die kegelige Umfangspartie 13 nach aussen und gegen die kegelige Innenfläche 16a der Scheibe 14 gebogen wird. Die andere Scheibe 14 ist so starr ausgebildet, dass deren Umfangspartie praktisch keine Deformation erleidet. Daraus ergibt sich die Tatsache, dass bei zunehmender Drehzahl der Welle i die Umfangskante der Schleuderscheibe 12 mit steigender Kraft gegen die Umfangskante der Schleuderscheibe 14 gepresst wird. Der Spalt, durch den der Flüssigkeitsfilm zwischen den Scheiben 12 und 14 ausgeschleudert wird, erfährt daher zufolge der Zentrifugalkraft keine Verbreiterung wie dies bei den bisherigen Ausführungsformen der Vorrichtung der Fall war.
Der Flüssigkeitsfilm behält somit die gewünschte geringe Dicke auch bei hoher Drehzahl der Schleuderscheiben bei, so dass unter allen Umständen die Erzeugung genügend feiner Nebeltröpfchen gewährleistet und die Bildung zu grosser Flüssigkeitstropfen verhindert ist.
Dadurch, dass die kegeligen Umfangspartien 13 und 16 der Schleuderscheiben 12 und 14 gegen den Austrittsspalt des Luftkanals e geneigt und somit dem Luftstrom entgegen gerichtet sind, ergibt sich bei genügender Stärke des Luftstromes eine kräftiger Zerreisswirkung auf den Flüssigkeitsfilm und daher eine feinere Vernebelung der Flüssigkeit als im Falle der umgekehrten Neigung der kegeligen Umfangspartien. Es hat sich nämlich erwiesen, dass für die Vernebelungswirkung die relative Geschwindigkeit zwischen der Flüssigkeit und der angeblasenen Luft massgebend ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols mit einem Antriebsmotor, einem durch denselben angetriebenen Gebläserad zur Erzeugung eines Luftstromes, einem Gehäuse, das einen ringförmigen Leitkanal für den Luftstrom enthält, und zwei durch den genannten Motor angetriebenen Schleuderscheiben, deren Umfangsränder federnd gegeneinander gepresst sind und zwischen welche eine zu vernebelende Flüssigkeit zugeleitet wird, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitkanal für den Luftstrom als Düse ausgebildet ist, welche den Luftstrom beim Verlassen des Gehäuses im wesentlichen axial, aber mit einer gegen die Dreh-
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derscheiben bläst.