Gerät zum Versprühen und Vernebeln von Flüssigkeiten.
Es ist bekannt, dass Flüssigkeiten, die man in den Abgasstrahl einer pulsierenden Verbrennung einf hrt, unter dem kombinierten Einfluss der thermischen und aerodynami- sehen Wirkung dieses Abgasstrahles zu einem Aerosol aufbereitet werden können. Man verwendet dieses Verfahren zum Verspr hen bzw. Vernebeln von Pflanzensehutzmitteln, wie z. B. von Fungiziden, Insektiziden und von Nebelbildnern für den Frostschutz.
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Durchführung dieses Verfahrens, welches als Quelle des pulsierenden Abgasstrahles einen sog. < sSchwingbrenner , das heisst ein Verbrennungsgerät benutzt, dessen Brennkammer mit dem ventillos angeschlossenen Abgasrohr ein akustisches Resonanzsystem bildet, inner- halb dessen ein fortgesetzt nachgeschobenes Brenngemisch periodische, im Takte der Eigenfrequenz des Systems aufeinanderfol- gende Verpuffungen hervorruft. Ein solches System überführt zwar die gesamte Verbrennungsenergie in Strömung und Wärme.
Dabei sind jedoch Temperatur und Strömungsam- plitude in jedem Punkte des Abgasrohres funktionell miteinander verknüpft und ihr Verhältnis entspricht fast in keinem Falle den optimalen Bedingungen f r die Herstellung wirksamer Aerosole der erwÏhnten Art.
Die Erfindiuig beseitigt diesen Nachteil durch Anwenldung eines hinten offenen Uberfangro. hres, welches das Abgasrohr des Schwingbrenners umgibt und dessen M ndung überragt. Die Injektorwirkung des Ab gasstrahles saugt durch ein solches Überfang- rohr Luft hindurch, die vom Abgasrohr erwärmt wird und der Mündung des Abgasrohres einen Pfropfen hei¯er Luft vorlagert.
Zweckmässig zieht man das Überfangrohr auch über die Brennkammer und gibt ihm eine lichte Querschnittflache, welche das 3bis 10fache der QuerschnittflÏche des Ab gasrohres betragt. Man erreieht dann eine sehr wirksame Angleichung der Temperaturen, denen die zu versprühende bzw. zu vernebelnde Flüssigkeit während des Aufberei tungsvorganges ausgesetzt ist ; denn durch den entstehenden, strömenden Luftmantel wird der Abgasstrahl gek hlt und gleichzeitig die in der Unterdruckphasc des Schwingbrenners von. der M ndung des Abgasrohres eingesaugte Luft vorgewärmt.
Dabei lϯt sich die mittlere Temperatur der Aufbereitungszone mit Hilfe des überfangrohres z. B. durch Drosselung eines Ansaugquersehnittes, durch Offnen eines Nebenlufteinlasses oder durch Verstellung der Lange, mit der dies Überfangrohr die Mündung des Abgasrohres überragt, bzw. durch die Kombination soleher Afassnahmen in weiten Grenzen variieren.
Die mittlere Tropfchengrösse des entstehenden Aerosols hÏngt nämlich von dem Verhältnis zwischen den Temperaturen und den aerodynamischen Kräften ab, welche während des Aufbereitungsvorganges wirksam werden. Die aerodynamischen Kräfte las sen sich durch Dämpfung des Schwingbren ners-beispielsweise mittels einer verstell. baren Nebenluftöffnung am Abgasrohr- ur in relativ engen Grenzen verstellen, ohne die Stabilität des Schwinglmgsvorganges zu beeinträchtigen. Dagegen kann die mittlere Temperatur der GassÏule, innerhalb deren die Aufbereitung erfolgt, auf den erwähnten Wegen allen praktischen Verhaltnissen angepasst werden.
Dies ist von besonderer Wichtigkeit, weil viele Pflanzenschutzstoffe nus bis zu einer gewissen, durch ihre chemische Konstit-ution bestimmten Grenztemperatur erhitzt werden dürfen, und weil sich überdies gezeigt hat, da¯ die Wirkung der meisten Pflanzenschutzstoffe bei einer bestimmten-je nach Art und Anwendungszweck verschieden- artigen-mittleren Tropfehengrosse ein Op timum aufweist. Das erfindungsgemässe Gerät ermöglicht also durch passende Einstellung der mittleren Gastemperatur für jeden Wirk- stoff die Erzielung einer optimalen Aufbe- reitung.
Die Erfindung sei im folgenden an Hand der Abbildungen beispielsweise erlÏutert. Von diesen zeigt :
Fig. 1 ein Gerät in teilweise im Schnitt gezeichneter Seitenansicht,
Fig. 2 eine abgeänderte Ausführungsform des zugehörigen Kopfstückes, sowie
Fig. 3 in grösserem Massstab den Schnitt einer bevorzugten Ausf hrungsform der Abgasrohrmündung mit versehiedenen, wahl- weise verwendbaren Aufsätzen.
Der in Fig. 1 dargestellte Schwingbrenner besitzt eine Kammer 1, an welche das Abgas rohr 2 angeschlossen ist und in welches das Brennrohr 3 mündet. In das Brennrohr 3 m ndet einerseits (die vom Brennrohr 3 ver deckte) Brennstoffdüse des Vergasers 4, anderseits der Anschlussstutzen des R ckschlagventils 5, welches die Brennluft einlässt. In dem erweiterten Endstück des Brennrohres 3, in dem die periodischen Verpuffungen erfolgen, steht als Zündmittel der GMiihkörper 6, welcher vorübergehend elektrisch beheizt wird, wenn man f r den Start mittels der gleichzeitig als Traggriff des Gerätes dienenden Handpumpe 7 Luft über die Lei tung 7o in das Brennrohr 3 einbläst. Im Betrieb bleibt der Glühkörper 6 von selbst heiss.
Die zu vernebelnde Fl ssigkeit befindet sich in dem dicht abgeschlossenen Tank 8, dessen Luftraum mit der Kammer 1 ber eine Leitung 9 verbunden ist, in der das R ckschlagventil 9a liegt. Die in der Kammer 1 entstehenden Druckspitzen des periodischen Verpuffungsvorganges erzeugen daher im Tank 8 einen Uberdruck, der die Flüssigkeit über die Leitung 10 zur Düse 11 fördert, sobald man das Ventil 12 ¯ffnet.
Die D se 11 ragt in das Abgasrohr 2 etwa 4-10 cm vor dessen Mündung hinein, so dass die eingeführte Fliissigkeit in Richtung des Pfeils A von der Schwingung zunächst während der Unterdruckphase weiter in das Abgasrohr 2 hineingerissen und dann während der Verpuffungsphase aus dessen Mündung 13 ausgestossen wird.
GemÏ der Erfindung liegt nun das Abgasrohr 2 innerhalb eines Uberfangrohres 14, das zweckmässig auch die Kammer 1 umgreift, und das vorn etwa 10-40 cm ber die M ndmg 13 des Abgasrohres 2 hinausragt. Dureh dieses überfangrohr 14 saugt der von der Miindung 13 ausgehende Abgasstrahl einen Luftstrom in Richtung des Pfeils B durch den Luftmantel L, dessen Starie durch Einstellung der Einlassöffnung 15 mittels des Schiebers 16 geregelt werden kann.
Dieser Luftstrom erwärmt sieh an den Wandungen der Kammer 1 und des Abgasrohres 2. Gleich- zeitig kühlt er diese Wandungen, so dass die entstehende Verbrennungswärme auf ein vielfach vergrössertes Gasvolumen übertragen wird.WeiterhinerzeugtdieserLuftstrom in der Umgebung der Mündung 13 ein Reservoir vorgewärmter Luft, von der ein Teil wäh- rend der Unterdruckphase in Richtung des Pfeils A in das Abgasrohr 2 eingesaugt wird und sich hierbei mit den rückschwingenden Teilen der Abgase vermischt.
Innerhalb der zur primÏren Aufbereitung des Aerosols dienenden Strecke d des Abgasrohres 2 entsteht daher eine mittlere, durch die Einstel lung des Schiebers 16 sowie gegebenenfalls durch die Einstellung einer zusätzlichen Nebenluftdrossel 17 einstellbare Temperatur.
Diese mittlere Temperatur, sowie die Am plitude der periodischen Temperaturschwankungen im Abgasrohr 2 hängt jedoch gleich- zeitig von der Linge c des die Mündung 13 überragenden Teils des Überfangrohres : ab. Während der Unterdruckphase tritt näm- lich in dessen Mündung kalte Aussenluft in Richtung der Pfeile C ein und dringt mit ihrem Einfluss auf die Temperatur der sekun dären Aufbereitungszone c um so näher bis an die Mündung 13 heran, je kürzer die Strecke c bemessen ist.
Es empfiehlt sieh daher, die Lange der Strecke c einstellbar zu maehen, und zwar entweder durch auswechselbare Aufsteckrohre f r das Uberfangrohr 14 (vergl. Fig. 2) oder gemäss Fig. 1 durch Verwendung eines posaunenartig verschiebbaren Verlängerungsstückes 18. Weitere Einstellmoglichkeiten bietet eine am Abgasrohr 2 vor der Düse 11 angeordnete, durch eine Schraube 19 von au¯en einstellbare Nebenluftklappe 20. Offnet man diese Klappe, so wird die Schwingung des Brenners gedämpft und gleichzeitig während der Ansaugphase schon vor der Düse 11 Warmluft in das Abgasrohr 2 eingef hrt.
Statt über die Sprühdüse 11 kann die aufzubereitende Fliissigkeit auch gemäss Fig. 2 über eine Ringdüse 21 eingeführt werden, welche auf das zweckmässig erweiterte Endstüek 23 des Abgasrohres 2b aufgesetzt ist und koaxial innerhalb des ¯berfangrohres 24 liegt. Der Durchmesser dt der Abreisskante 25 dieser Ringdüse 21 ist da. nn etwa so gross zu wählen, wie der Durchmesser des Abgasrohres 2b vor der Erweiterung. Der über die Ringdüse 21 hinausragende Teil 26 des Überfangrohres ist mittels Bajonettverschluss aufgesetzt und daher leicht abnehmbar bzw. gegen einen Aufsatz anderer Länge und/oder Weite auswechselbar. Er kann ebenfalls die dargestellte Gestalt eines Diffusors besitzen.
Da der Aufsatz 26 im Betrieb unter UmstÏnden sehr heiss wird,, empfiehlt es. sikh (insbesondere für Geräte, die zur Ungeziefer- vertilgung in Innenräumen dienen), über diese Mündung ein Ber hrungsschutzrohr 27 zu ziehen, das durch Stege 28 getragen wird.
Die in Fig. 2 dargestellte Ringdüse 21 wird vorzugsweise gemäss Fig. 3 aus zwei gegeneinander dureh ein Gewinde verstellbaren Teilen 30 und 31 hergestellt, so dass sich die Breite s ihres Spaltes einstellen lässt.
Für manche Zwecke empfiehlt es sich, auf diese Ringdüse mittels Bajonettverschluss oder dergleichen ein kurzes Rohrst ck 32 aufzusetzen, das als Verlängerung für das Endst ck 23 des Abgasrohres 26 wirkt und mit Ausschnitten 33 versehen ist, die sich durch einen iibergeschobenen Ring 34 beliebig sehlie ssen lassen. Weiterhin kann man ein Aufsatz- stück 35 vorsehen, welches das, Überfangrohr 24 (nach Abnehmen des Verlängerungsstückes 26) verschliesst und den zwischen Überfang- und Abgasrohr liegenden Luftmantel L (Fig. 2) über Ausschnitte 36 mit der M ndung verbindet. Die sekundäre Aufbereitungs- zone c wird dann extrem kurz.
Versuche haben gezeigt, dass sich mit dem beschriebenen Gerät auch Wirkstoffe von hoher Temperaturempfindlichkeit (wie z. B.
Pflanzenhormone) ohne Schädigung aufbereiten lassen. Fiir die sekundäre Aufbereitungs- zone c ergibt sich bei jedem Verhältnis der Durchmesser von Abgasrohr (2) und Überfangrohr (14) eine bestimmte LÏnge, welche zu Aerosolen des höchsten Dispersionsgrades (Bildung sehr haltbarer Nebeb) führt.
Durch Verkürzung der sekundären Aufbereitungsstrecke c lässt sich die mittlere Tropf- chengrosse zu immer höheren Werten versehieben ; bei Benutzung des Aufsatzstückes 35 (Fig. 3)tritt nur noch eine feine Versprühung ein. Das Gerät kann also ebenso zum Spritzen von Weinreben, wie zum Versprühen von Fungiziden und zum Einnebeln von Baumkronen verwendet werden.
Der erzielte Dispersionsgrad lässt sieh weiterhin durch Vorbeheizung des Tanks 8 (bzw. der Leitung 10) beeinflussen, welcher deshalb zweckmässig mit einer (nicht gezeichneten) regelbaren Heizung ausgerüstet wird, welche die erforderliche Heizleistung am besten aus dem Wärmeüberschuss des Schwingbrenners i, 2 entnimmt. Auf diesem Wege können auch Wirkstoffe aufbereitet werden, welche bei normaler Temperatur fest sind und vor der Aufbereitung im Tank 8 aufgeschmolzen werden müssen.
Mit je höherer Temperatur der Wirkstoff der Düse (11,21) zugeführt wird, desto weniger zusätzliche Wärme braucht ihm bei der Aufbereitung zugef hrt zu werden und desto geringer wird offenbar dann die Gefahr einer Überhitzung der feinsten Tropf- chen, wenn man durch die aufgezeigten Mittel das mittlere Temperaturpotential senkt und die Höhe der periodisch auftretenden Tempe raturspitzen innerhalb der Aufbereitungs- zonen abflacht.
Device for spraying and nebulizing liquids.
It is known that liquids that are introduced into the exhaust gas jet of a pulsating combustion can be processed into an aerosol under the combined influence of the thermal and aerodynamic effects of this exhaust gas jet. This method is used for spraying or misting crop protection agents such. B. fungicides, insecticides and fog-forming agents for frost protection.
The invention relates to a device for carrying out this method, which uses a so-called oscillating burner, i.e. a combustion device, as the source of the pulsating exhaust gas jet, the combustion chamber of which forms an acoustic resonance system with the exhaust pipe connected without a valve, within which a combustion mixture that is continuously fed in, periodically, causes successive deflagrations at the rate of the natural frequency of the system. Such a system converts the entire combustion energy into flow and heat.
However, temperature and flow amplitude are functionally linked to each other at every point in the exhaust pipe and their ratio almost never corresponds to the optimal conditions for the production of effective aerosols of the type mentioned.
The invention eliminates this disadvantage by using a rear open overhang. hres, which surrounds the exhaust pipe of the oscillating burner and protrudes beyond its mouth. The injector effect of the exhaust gas jet sucks air through such an overlay pipe, which is heated by the exhaust pipe and a plug of hot air is placed in front of the mouth of the exhaust pipe.
It is also advisable to pull the outer tube over the combustion chamber and give it a clear cross-sectional area that is 3 to 10 times the cross-sectional area of the exhaust pipe. One then achieves a very effective equalization of the temperatures to which the liquid to be sprayed or nebulized is exposed during the preparation process; because the resulting, flowing air jacket cools the exhaust gas jet and at the same time that in the low pressure phase of the oscillating burner. the air sucked in at the mouth of the exhaust pipe is preheated.
The mean temperature of the preparation zone can be calculated with the help of the casing pipe z. B. by throttling an intake cross section, by opening a secondary air inlet or by adjusting the length with which this outer tube protrudes over the mouth of the exhaust pipe, or by the combination of such measures vary within wide limits.
The mean droplet size of the resulting aerosol depends on the relationship between the temperatures and the aerodynamic forces that are effective during the treatment process. The aerodynamic forces can be sen by damping the vibrating burner, for example by means of an adjustment. Adjust the secondary air opening on the exhaust pipe ur within relatively narrow limits without impairing the stability of the oscillation process. On the other hand, the mean temperature of the gas column within which the treatment takes place can be adapted to all practical conditions in the ways mentioned.
This is of particular importance because many plant protection substances can only be heated up to a certain limit temperature determined by their chemical constitution, and because it has also been shown that the effect of most plant protection substances at a certain level - depending on the type and intended use various-medium sized dropper-size has an op timum. The device according to the invention therefore enables optimal processing to be achieved by setting the mean gas temperature appropriately for each active ingredient.
The invention is explained below with reference to the figures, for example. Of these shows:
1 shows a device in a partially sectional side view,
Fig. 2 shows a modified embodiment of the associated head piece, and
3 shows, on a larger scale, the section of a preferred embodiment of the exhaust pipe mouth with different, optionally usable attachments.
The oscillating burner shown in Fig. 1 has a chamber 1 to which the exhaust pipe 2 is connected and into which the combustion tube 3 opens. The fuel nozzle of the carburetor 4 (which is covered by the combustion tube 3) opens into the combustion tube 3 on the one hand, and the connecting piece of the non-return valve 5, which lets in the combustion air, on the other. In the extended end piece of the combustion tube 3, in which the periodic deflagrations take place, is the ignition element 6, which is temporarily heated electrically when air is fed in via the conduit 7o for the start by means of the hand pump 7 which also serves as a handle for the device the combustion tube 3 blows in. In operation, the incandescent body 6 remains hot by itself.
The liquid to be nebulized is located in the tightly sealed tank 8, the air space of which is connected to the chamber 1 via a line 9 in which the check valve 9a is located. The pressure peaks of the periodic deflagration process occurring in the chamber 1 therefore generate an overpressure in the tank 8 which conveys the liquid via the line 10 to the nozzle 11 as soon as the valve 12 is opened.
The nozzle 11 protrudes into the exhaust pipe 2 about 4-10 cm in front of its mouth, so that the introduced liquid in the direction of the arrow A is torn further into the exhaust pipe 2 by the oscillation first during the vacuum phase and then out of its mouth during the deflagration phase 13 is expelled.
According to the invention, the exhaust pipe 2 is now located within a covering pipe 14, which expediently also surrounds the chamber 1, and which protrudes about 10-40 cm above the mouth 13 of the exhaust pipe 2 at the front. Through this cover pipe 14, the exhaust gas jet emanating from the joint 13 sucks an air flow in the direction of arrow B through the air jacket L, the rigidity of which can be regulated by adjusting the inlet opening 15 by means of the slide 16.
This air flow heats up the walls of the chamber 1 and the exhaust pipe 2. At the same time it cools these walls so that the resulting combustion heat is transferred to a gas volume that is many times larger. Furthermore, this air flow in the vicinity of the mouth 13 creates a reservoir of preheated air from which a part is sucked into the exhaust pipe 2 in the direction of arrow A during the negative pressure phase and is mixed with the parts of the exhaust gases that vibrate back.
Within the section d of the exhaust gas pipe 2, which is used for the primary preparation of the aerosol, there is therefore an average temperature that can be set by setting the slide 16 and possibly by setting an additional secondary air throttle 17.
This mean temperature, as well as the amplitude of the periodic temperature fluctuations in the exhaust pipe 2, however, at the same time depend on the length c of the part of the casing pipe projecting beyond the opening 13. During the negative pressure phase, cold outside air enters its mouth in the direction of the arrows C and, with its influence on the temperature of the secondary processing zone c, penetrates the closer to the mouth 13 the shorter the distance c is.
It is therefore advisable to make the length of the distance c adjustable, either by means of exchangeable slip-on tubes for the outer tube 14 (see FIG. 2) or, as shown in FIG. 1, by using an extension piece 18 that can be moved in the manner of a trumpet 2 arranged in front of the nozzle 11 and externally adjustable by means of a screw 19. When this flap is opened, the oscillation of the burner is damped and, at the same time, warm air is introduced into the exhaust pipe 2 in front of the nozzle 11 during the intake phase.
Instead of the spray nozzle 11, the liquid to be treated can also be introduced via an annular nozzle 21, as shown in FIG. 2, which is placed on the expediently widened end piece 23 of the exhaust pipe 2b and lies coaxially within the cover pipe 24. The diameter dt of the tear-off edge 25 of this annular nozzle 21 is there. nn to be selected as large as the diameter of the exhaust pipe 2b before the expansion. The part 26 of the outer tube protruding beyond the annular nozzle 21 is attached by means of a bayonet lock and can therefore be easily removed or exchanged for an attachment of a different length and / or width. It can also have the shape of a diffuser shown.
Since the attachment 26 can get very hot during operation, it is recommended. sikh (in particular for devices that are used to eradicate vermin indoors) to pull a protection tube 27 over this opening, which is carried by webs 28.
The annular nozzle 21 shown in FIG. 2 is preferably produced according to FIG. 3 from two parts 30 and 31 which can be adjusted relative to one another by means of a thread, so that the width s of its gap can be adjusted.
For some purposes, it is advisable to place a short pipe section 32 on this ring nozzle by means of a bayonet lock or the like, which acts as an extension for the end piece 23 of the exhaust pipe 26 and is provided with cutouts 33 that can be closed as desired by a pushed over ring 34 to let. Furthermore, an attachment piece 35 can be provided which closes the casing pipe 24 (after removing the extension piece 26) and connects the air jacket L (FIG. 2) between the casing pipe and the exhaust pipe to the opening via cutouts 36. The secondary processing zone c then becomes extremely short.
Tests have shown that the device described can also be used to produce active ingredients that are highly sensitive to temperature (such as
Plant hormones) without damage. For the secondary treatment zone c, the diameter of the exhaust pipe (2) and the outer casing (14) has a certain length, which leads to aerosols with the highest degree of dispersion (formation of very durable fog).
By shortening the secondary processing section c, the mean droplet size can be shifted to ever higher values; when using the top piece 35 (Fig. 3) only a fine spray occurs. The device can also be used for spraying grapevines, for spraying fungicides and for misting tree tops.
The degree of dispersion achieved can also be influenced by preheating the tank 8 (or the line 10), which is therefore suitably equipped with a controllable heater (not shown) which best takes the required heating power from the excess heat of the oscillating burner i, 2. In this way, active ingredients can also be processed which are solid at normal temperature and have to be melted in the tank 8 before processing.
The higher the temperature the active ingredient is supplied to the nozzle (11, 21), the less additional heat needs to be supplied to it during processing and the lower the risk of overheating of the finest droplets is apparently when you go through the Medium lowers the mean temperature potential and the level of the periodically occurring temperature peaks flattens out within the processing zones.