CH425665A - Ultraschallzerstäuber - Google Patents

Description

      Ultraschallzerstäuber       Die Erfindung betrifft einen Ultraschallzerstäuber  mit einem elektromechanischen Wandler, der aku  stisch und mechanisch mit einem durch den Wandler  in Vibration versetzbaren, die Form eines Umdre  hungskörpers und ein freies Ende mit einer Stirnflä  che aufweisenden Geschwindigkeitstransformator in  Berührung steht und mit Mitteln zum Bilden eines  filmartigen     Überzuges    über die Stirnfläche aus einer  zu zerstäubenden Flüssigkeit.  



  In der britischen Patentschrift 910 357 wird ein  Zerstäuber beschrieben, in dem die zu zerstäubende  Flüssigkeit der vibrierenden Endfläche eines abge  stimmten Geschwindigkeitstransformators zugeführt  wird, der durch einen elektromechanischen     Wandler     angetrieben wird, indem die Flüssigkeit einem Knoten  punkt des Transformators durch eine innere Bohrung  zugeführt wird, die mit der Stirnfläche des Transfor  mators in Verbindung ist.  



  Bei einer Abart einer solchen Vorrichtung wird  die zu zerstäubende Flüssigkeit im Innern einer den  Ausgangsschenkel des Transformators umgebenden  Buchse zugeführt, so dass die Flüssigkeit längs dieses  Schenkels dem nahezu     hemisphärischen    Ende dessel  ben zuströmen kann.  



  Der Ultraschallzerstäuber nach der Erfindung ist  dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche ge  krümmt und dass deren     Krümmungsradius    beim  Übergang in einen zylindrischen Teil des Geschwin  digkeitstransformators zum Bilden eines     fliessenden          Überganges        wenigstens    gleich dem Radius des Ge  schwindigkeitstransformators an dieser Übergangs  stelle ist.  



  Weitere     Einzelheiten    von Ausführungsbeispielen  der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden  beispielhaften Beschreibung anhand beiliegender  Zeichnung, in der         Fig.    1 schematisch einen Geschwindigkeitstrans  formator mit einer in Vibration versetzbaren Stirn  fläche bestimmter Gestalt zeigt.  



       Fig.    2 stellt eine Abart der Gestalt der Stirnfläche  in einem vergrösserten Massstab und       Fig.    3 eine andere     Abart    der Gestalt der     Stirnflä-          che    dar.  



  Aus den der Erfindung     zugrunde    liegenden Versu  chen hat es sich ergeben, dass, obgleich die Wirkung       bekannter    Vorrichtungen bei Flüssigkeiten bestimm  ter Viskosität ausreichend ist, diese Vorrichtungen  bei     Flüssigkeiten    höherer Viskosität mehr oder weni  ger unwirksam sind. In bestimmten Fällen lassen sich  mit der gleichen     Ultraschalleistung    nur erheblich  niedrigere Strömungsgeschwindigkeiten erreichen.  Ausserdem kann bei hoher Viskosität die Grösse der  Tropfen sich stark ändern. Bei Öl als Brennstoff       kann    diese Ungleichmässigkeit eine unvollständige  Verbrennung mit sich bringen.  



  Es hat sich gezeigt, dass die Form des vibrieren  den, freien Endes des Geschwindigkeitstransforma  tors, dem die Flüssigkeit zugeführt wird, einen ausge  prägten Einfluss auf die     Zerstäubung    hat,     ähnlich    wie  die Weise, in der die Flüssigkeit dieser Fläche zuge  führt wird. Für     Flüssigkeiten    mit praktisch gleicher  Viskosität wie Wasser ist die vibrierende Stirnfläche  des Geschwindigkeitstransformators praktisch nahezu       hemisph'ärisch,    wobei die Flüssigkeit dieser Fläche  derart     zugeführt    wird, dass ein dünner Film auf die  ser     Fläche        gebildet    wird.  



  Bei Flüssigkeiten mit einer höheren Viskosität als  Wasser ergibt es sich, dass die vibrierende     Fläche    im  Querschnitt mehr oder weniger     spitzbogenförmig    sein  muss, was bedeutet, dass die Berührungsebene der  Oberfläche an jedem Punkt einen negativen Nei-           gungswinkel        mit    der Drehachse der drehsymmetri  schen     Oberfläche        einschliesst.     



  Bei höherer Viskosität ergibt es sich als wün  schenswert, die Gestalt der vibrierenden Fläche in  der     Nähe    dieser Achse zu ändern, so dass die Berüh  rungsebene der gekrümmten Fläche bei der Achse  nahezu parallel zur Achse verläuft, so dass das Ende  der Fläche spitzenförmig ist.  



  Bei noch höherer Viskosität erwies es sich als       erwünscht,    die Form noch weiter zu ändern, so dass  die     gekrümmte    Fläche Wendepunkte hat, wobei die       Berührungslinien    der     Krümmung    nach. diesen     Punkten     einen positiven Neigungswinkel mit der Drehachse  des     Geschwindigkeitstransformators        einschliessen,    so  dass die     Fläche    einen  Hals  aufweist.  



       Fig.    1 zeigt schematisch einen Teil     eines        zylindri-          schen,        schrittweise    wirksamen Geschwindigkeits  transformators 1 mit einem Eingangsschenkel 2 und  einem Ausgangsschenkel 3     mit    kleinerem Durchmes  ser. Der Transformator wird durch einen nicht darge  stellten     Ultraschallwandler    eines geeigneten, bekann  ten Typs, z. B. einen     magnetostriktiven    Wandler, an  getrieben.  



  Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird dem vibrie  renden Ende des Schenkels 3 durch eine     Anzahl    von       Zufuhrrohren    4, 5 zugeführt, deren offene Enden in  der Nähe der Oberfläche des Schenkels enden. Das  Ende des Schenkels 3, wie dies in der Zeichnung dar  gestellt ist, hat, für Flüssigkeiten niedriger Viskosität,  d. h. weniger als 10     Zentipoisen,    mehr oder weniger  die Gestalt eines Spitzbogens, wobei der zylindrische  Teil des Schenkels allmählich     in    die gekrümmte  Oberfläche übergeht. Der     Krümmungsradius    des       axialen    Querschnittes hat dabei einen Wert etwa  gleich dem Zweifachen des Radius des     zylindrischen     Teiles.

   Die     Zufuhrrohre    werden vorzugsweise derart  angeordnet, dass die zu zerstäubende Flüssigkeit dem  Anfang des     gekrümmten        Endteiles        zugeführt    wird.  



  Wie vorstehend erwähnt, hat sich ergeben, dass  die Krümmung der in Vibration versetzbaren Stirn  fläche des Transformators zum     Erzielen    einer effekti  ven     Zerstäubung    von der Viskosität der Flüssigkeit  und der Menge akustischer Energie der Fläche ab  hängt.

   Der Winkel zwischen der Berührungsebene an  der     gekrümmten    Oberfläche an jedem Punkt und der  Umdrehungsachse des Transformators bedingt, in  Abhängigkeit von der Dicke der Flüssigkeitsschicht,  das     Mass    der Energieübertragung auf die Flüssigkeit  in den verschiedenen     Vibrierstufen    und die Dicke der  Flüssigkeitsschicht ist vom     Krümmungsradius    der       gekrümmten    Oberfläche     abhängig.        Viskosere    Flüs  sigkeiten erfordern eine erheblich grössere akustische  Energie, so dass für eine schnelle Übertragung der  Energie auf die Flüssigkeit die Anfangskrümmung       grösser    sein muss.  



       Fig.    2 zeigt in vergrössertem Massstab eine     Abart     der Gestalt der     Stirnfläche    für Flüssigkeiten mit einer  Viskosität zwischen 10 und 20     cp.    Der kleinere, vor  dere Radius der     Flächenkrümmung    kann Gebiete       herbeiführen,    wo Tropfen aufgefangen und die Strö-         mung    unterbrochen werden kann. Um dies zu ver  meiden, ist die Gestalt der Oberfläche in Richtung  auf die Achse geändert, so     dass    ein spitzes Ende ge  bildet wird. In der     Nähe    der Spitze entsteht auf diese  Weise ein Wendepunkt in dem dargestellten     axialen     Schnitt.

    



  Bei noch höherer Viskosität der Flüssigkeit, z. B.  in dem Bereich von 20 bis 60     cp.    kann ein Ström von  Tropfen in der Mitte des zerstäubten Strahles entste  hen, welche Strömung von dem Scheitel am Ende des       Transformatorschenkels        stammt.     



  Um ein besseres     Zerstäubungsmuster    zu erhalten,  wird eine Oberfläche mit dem in     Fig.    3 dargestellten  Profil bevorzugt. Der     aufgeweitete        Endteil    des Schen  kels     führt        eine        vollständigere        Zerstäubung    her  bei, da etwaige, zurückbleibende Tropfen     mit    dem  Rest des zerstäubten Strahles gemischt werden.

   In  der Praxis hatte der Schenkel 3 in der     Vorrichtung     nach     Fig.    1 einen Durchmesser von 3,5 mm und der       gekrümmte    Teil eine Länge in der     Achsenrichtung     von 2,5 mm. Bei     Fig.    2 waren diese Abmessungen,  8,8 bzw. 6,5 mm und bei     Fig.    3 13,5 bzw. 8,8 mm.  



  Die Erfindung beschränkt sich nicht auf die vor  stehend beschriebene Vorrichtung, da Änderungen  vorgesehen werden können zur Anpassung an beson  dere praktische Verhältnisse. Statt einer Anzahl von       Zufuhrrohren    kann eine ringförmige Öffnung an dem  Ende eines Paares nahezu koaxialer     Zufuhrrohre    für  die     Zufuhr    der zu zerstäubenden Flüssigkeit an die  freie Stirnfläche des Geschwindigkeitstransformators  verwendet werden. Ausserdem können die Flüssig  keitszufuhrrohre oder die     ringförmige    Öffnung derart  mit einem oder     mit    mehreren Mundstücken versehen  werden, dass ein oder mehrere Flüssigkeitsstrahlen  erhalten werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Ultraschallzerstäuber mit einem elektromechani schen Wandler, der akustisch und mechanisch mit einem durch den Wandler in Vibration versetzbaren, die Form eines Umdrehungskörpers und ein freies Ende mit einer Stirnfläche aufweisenden Geschwin digkeitstransformator in Berührung steht und mit Mitteln zum Bilden eines filmartigen Überzuges über die Stirnfläche aus einer zu zerstäubenden Flüssig keit, dadurch gekennzeichnet,

   dass die Stirnfläche gekrümmt und dass deren Krümmungsradius beim Übergang in einen zylindrischen Teil des Geschwin digkeitstransformators zum Bilden eines fliessenden Überganges wenigstens gleich dem Radius des Ge schwindigkeitstransformators an dieser Übergangs stelle ist. UNTERANSPRÜCHE 1. Ultraschallzerstäuber nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinien des freien Endes mit der gekrümmten Stirnfläche einen Wendepunkt aufweisen.

   2. Ultraschallzerstäuber nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantellinien sich nach dem Wendepunkt wieder von der Achse des Geschwindigkeitstransformators entfernen, so dass das freie Ende eine Einschnürung aufweist.