DE102018109453A1

DE102018109453A1 - Sprühkopf für einen elektrostatischen Zerstäuber

Info

Publication number: DE102018109453A1
Application number: DE102018109453.1A
Authority: DE
Inventors: Jan BARTHELMES; Holger Stohl; Urban BISCHOFBERGER; Cyril Kunz
Original assignee: J Wagner GmbH
Current assignee: J Wagner GmbH
Priority date: 2017-04-21
Filing date: 2018-04-19
Publication date: 2018-10-25
Also published as: WO2018193066A1

Abstract

Es wird ein Sprühkopf 1 für elektrostatische Zerstäuber 2 für Flüssigkeiten vorgeschlagen, umfassend ein Düsenfeld 3, wobei das Düsenfeld 3 eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen 4 aus leitfähigem Material umfasst. Es ist vorgesehen dass das Düsenfeld 3 als Gitter 5 mit sich kreuzenden Gitterlinien 6 ausgebildet ist und Zerstäuberdüsen 4 in dem Gitter 5 angeordnet sind.

Description

Die Erfindung betrifft einen Sprühkopf für einen elektrostatischen Zerstäuber für Flüssigkeiten nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie einen Zerstäuber nach Anspruch 15.
Sprühköpfe für elektrostatische Zerstäuber für Flüssigkeiten sind aus dem Stand der Technik bekannt. Man kennt beispielsweise aus der US 2010/0116897 A1 einen elektrostatischen Zerstäuber mit einem Sprühkopf, welcher linear angeordnete Zerstäuberdüsen umfasst. Eine derartige Anordnung der Zerstäuberdüsen erschwert ein Auftragen beispielsweise einer Flüssigkeit, da z.B. der Zerstäuber aufgrund der linearen Anordnung der Zerstäuberdüsen entsprechend bewegt werden muss, insbesondere wenn große Flächen mit einer Flüssigkeit besprüht werden sollen. Damit geht u.a. einher, dass der bekannte Zerstäuber mit verminderter Effizienz betreibbar ist.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Sprühkopf für elektrostatische Zerstäuber für Flüssigkeiten bereitzustellen, der ein besonders einfaches und effizientes sowie insbesondere gleichmäßiges Auftragen bzw. Besprühen von Flüssigkeit ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Sprühkopf für elektrostatische Zerstäuber für Flüssigkeiten vorgeschlagen, welcher Sprühkopf ein Düsenfeld umfasst, wobei das Düsenfeld eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen aus leitfähigem oder aus nicht leitfähigem Material umfasst.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Düsenfeld als Gitter mit sich kreuzenden Gitterlinien ausgebildet ist und Zerstäuberdüsen in dem Gitter angeordnet sind. Auf diese Weise kann ein effizientes Auftragen der Flüssigkeit z.B. auf ein Objekt ermöglicht werden. Dieses Auftragen kann zudem besonders gleichmäßig erfolgen. Weiterhin kann ermöglicht werden, dass eine Fläche eines zu besprühenden Objekts durch flexible Anordnungen der Zerstäuberdüsen in einem Gitter frei wählbar ist. Damit kann ein Sprühkopf bereitgestellt werden, welche das Anwendungsspektrum eines Zerstäubers erhöhen kann.
In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung kann die Erfindung vorsehen, dass der Sprühkopf eine Basisplatte umfasst, an der die Zerstäuberdüsen angeordnet sind. Durch die Verwendung einer Basisplatte können Beschädigungen der Zerstäuberdüsen vermieden werden. Weiterhin können unterschiedliche Anordnungen der Zerstäuberdüsen auf bzw. an der Basisplatte ermöglicht werden. Dadurch kann ein Sprühkopf bereitgestellt werden, der ein besonders flexibles und effizientes Zerstäuben von Flüssigkeiten ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass Zerstäuberdüsen als Gitterpunkte in dem Gitter angeordnet sind. Durch gezielte Anordnung der Zerstäuberdüsen kann ein Auftragen einer Flüssigkeit vereinfacht werden, da mehrere, insbesondere nicht linear angeordnete Zerstäuberdüsen ein flächiges Besprühen ermöglichen können. Daraus kann u.a. eine Zeitersparnis beim Besprühen erreicht werden. Günstige elektrostatische Wechselwirkungen durch unterschiedliche Anordnungen der Zerstäuberdüsen können das Sprühergebnis zudem verbessern bzw. beschleunigen. Weiterhin kann hierzu z.B. auch ein erhöhtes Sprühvolumen bereitgestellt werden.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass Zerstäuberdüsen auf parallel zueinander orientierten Gitterlinien angeordnet sind. Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, günstige elektrostatische Wechselwirkungen durch unterschiedliche Anordnungen der Zerstäuberdüsen zu erreichen. Hierdurch kann ein Sprühergebnis ebenfalls verbessert werden bzw. ein Sprühvorgang beschleunigt werden.
Um das Anwendungsspektrum der Sprühdüse weiter zu erhöhen, kann eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung vorsehen, dass Zerstäuberdüsen auf Gitterpunkten und/oder Gitterlinien angeordnet sind.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass Gitterlinien entweder in x-Richtung des Gitters parallel zueinander orientiert sind oder in y-Richtung parallel zueinander orientiert sind oder in x-Richtung und in y-Richtung parallel zueinander orientiert sind und Zerstäuberdüsen auf Gitterlinien und/oder Gitterpunkten angeordnet sind, die in x-Richtung des Gitters und/oder in y-Richtung des Gitters orientiert sind. Dadurch kann die Effizienz des Besprühens einer Flüssigkeit z.B. auf ein Objekt durch besonders flexible bzw. großflächige Anordnung der Zerstäuberdüsen erhöht werden. Dies kann z.B. bedeuten, dass für ein Besprühen weniger Zeit benötigt wird; der Sprühvorgang somit beschleunigt wird. Es kann auch eine günstige elektrostatische Wechselwirkung erzielbar sein, wodurch weniger Flüssigkeit zum Besprühen benötigt wird. Folglich kann Materialersparnis erzielbar sein.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann vorgesehen sein, dass Zerstäuberdüsen in dem Gitter ringförmig, insbesondere ovalförmig angeordnet sind. Dies ermöglicht ein großflächiges Besprühen z.B. eines Objektes mit einer Flüssigkeit. Dadurch kann ein Sprühvorgang effizient, d.h. mit vermindertem Zeitaufwand durchgeführt werden. Eine derartige Anordnung kann auch ein besonders gleichmäßiges Auftragen einer Flüssigkeit bzw. ein gleichmäßiges Besprühen z.B. eines Objektes mit einer Flüssigkeit ermöglichen.
Um Sprühvorgänge weiterhin effizient, d.h. beispielsweise mit vermindertem Zeitaufwand durchführen zu können bzw. um einen flexibel verwendbaren Sprühkopf bereitstellen zu können, kann die Erfindung auch vorsehen, dass Zerstäuberdüsen in dem Gitter zickzackförmig und/oder zumindest teilweise parallel zueinander angeordnet sind.
Möglich ist auch, dass Zerstäuberdüsen in dem Gitter zumindest teilweise in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Dies stellt eine weitere Möglichkeit dar, die Effizienz des Auftragens einer Flüssigkeit mittels des Sprühkopfes zu erhöhen.
Es kann in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen sein, dass die Basisplatte ein Gitter umfasst. Somit können Zerstäuberdüsen auf der Basisplatte vorteilhaft so angeordnet werden, dass Sprühvorgänge gezielt, effizient und hoher Wiederholgenauigkeit durchführbar sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass die Basisplatte Ausnehmungen umfasst, die insbesondere als Graben oder Sackloch ausgebildet sind, wobei Zerstäuberdüsen zumindest teilweise in den Ausnehmungen angeordnet sind.
Dadurch können die Zerstäuberdüsen vor Beschädigungen geschützt werden. Zudem können elektrostatische Wechselwirkungen der Zerstäuberdüsen positiv beeinflusst werden.
Die Erfindung kann in einer Weiterbildung auch vorsehen, dass die Basisplatte aus einem Kunststoff gefertigt ist und die Zerstäuberdüsen aus der Basisplatte hervortreten, bevorzugt durch diese hindurchgreifen. Auf diese Weise können Zerstäuberdüsen mit hinreichender Sicherheit befestigt werden und z.B. vor Beschädigungen geschützt werden. Weiterhin können isolierende Eigenschaften von Kunststoff unerwünschte elektrostatische Wechselwirkungen der Zerstäuberdüsen unterbinden. Dadurch kann ein verbessertes Sprühergebnis erreicht werden.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Düsenfeld von mindestens zehn, bevorzugt von mindestens 20 Zerstäuberdüsen gebildet ist. Hierdurch ist es möglich, das Sprühvolumen zu erhöhen.
Es sind jedoch auch Anwendungsfälle, z.B. beim Versprühen von Sonnenschutzfluiden, denkbar, bei welchen gerade eine geringe Anzahl von Zerstäuberdüsen, insbesondere zwischen 2 und 5 Düsen als vorteilhaft anzusehen ist. Dies ist z.B. der Fall, wenn die zu versprühende Flüssigkeit bei zu enger Düsenanordnung in erheblichen Wechselwirkung der von den Düsen abgegebenen Sprühvorgänge tritt.
Um unerwünschte elektrostatische Wechselwirkungen der Zerstäuberdüsen zu minimieren, kann in einer vorteilhaften Weiterbildung im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass Zerstäuberdüsen in einem Abstand zueinander von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt von 8 bis 13 mm, besonders bevorzugt von 10 mm angeordnet sind.
In oben beschriebenen alternativen Anwendungsfall, z.B. dem Versprühen von Sonnenschutzfluiden, ist ein erhöhter Düsenabstand erforderlich. Dabei sind insbesondere Abstände zwischen 40mm und 45mm vorteilhaft, um die Wechselwirkung zweckmäßig und funktional einzustellen.
Die Erfindung kann auch vorsehen, dass Zerstäuberdüsen als einstückige Baugruppe ausgebildet sind. Eine derartige Baugruppe ist z.B. einfach austauschbar bzw. nachrüstbar.
Die Erfindung betrifft weiterhin einen elektrostatischen Zerstäuber für Flüssigkeiten, insbesondere Kosmetika, wobei der Zerstäuber zumindest ein Gehäuse, eine elektrische Energiequelle, ein Aktivierungsmittel, eine Kontrollelektronik, eine Hochspannungsquelle, einen Flüssigkeitstank, eine Fördervorrichtung und einen erfindungsgemäßen Sprühkopf umfasst.
Im Sinne der Erfindung kann unter einer elektrostatischen Zerstäubung auch eine elektrohydrodynamische Zerstäubung aufgefasst werden.
Im Sinne der Erfindung kann ein Gitter auch als eine Anordnung mehrerer nebeneinander angeordneter Spalten sowie untereinander angeordneter Zeilen aufgefasst werden.
Im Sinne der Erfindung ist unter einer Flüssigkeit jedwedes Liquid aufzufassen. Im Sinne der Erfindung ist insbesondere vorgesehen, dass die Flüssigkeit ein Kosmetikum ist. Die Flüssigkeit kann auch eine flüssige Farbe oder Lack oder dergleichen sein.
Weiterbildungen gemäß der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den Ansprüchen sowie der Zeichnung. Nachstehend wird die Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels noch näher beschrieben. Es zeigt:

1: eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sprühkopfes;
2: eine weitere stark vereinfachte schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Sprühkopfes
3: eine schematische Darstellung eines Zerstäubers mit einem erfindungsgemäßen Sprühkopf;
4: eine stark vereinfachte Darstellung eines Ausschnitts eines weiteren Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Sprühkopfes;
5a: eine stark vereinfachte schematische Schnitt-Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sprühkopfes;
5b: eine weitere stark vereinfachte schematische Schnitt-Darstellung einer weiteren Ausgestaltung eines erfindungsgemäßen Sprühkopfes.

In der 1 ist ein erfindungsgemäßer Sprühkopf 1 in einer schematischen Darstellung gezeigt. Der Sprühkopf 1 umfasst ein Düsenfeld 3, wobei das Düsenfeld 3 eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen 4 umfasst. Zur Verwendung des Sprühkopfes 1 für einen elektrostatischen Zerstäuber (siehe 3) sind die Zerstäuberdüsen 4 aus leitfähigem Material gefertigt. Der Sprühkopf 1 umfasst ferner eine Basisplatte 8, welche vorliegend aus einem Kunststoff gefertigt ist.
Im Ausführungsbeispiel gemäß 1 sind Zerstäuberdüsen 4 ovalförmig an bzw. auf der Basisplatte 8 angeordnet. Es ist weiterhin dargestellt, dass Zerstäuberdüsen 4 aus der Basisplatte 8 hervortreten bzw. durch die Basisplatte 8 hindurchgreifen.
Aus der 2 ist ersichtlich, dass das Düsenfeld 3 als Gitter 5 mit sich kreuzenden Gitterlinien 6 ausgebildet ist und dass Zerstäuberdüsen 4 in dem Gitter 5 angeordnet sind. Das Düsenfeld 3 umfasst Gitterpunkte 7, welche an sich kreuzenden Gitterlinien 6 angeordnet sind.
Zur vereinfachten Darstellung bzw. Erläuterung ist ein Koordinatensystem eingezeichnet, welches eine x-Richtung 10 des Gitters 5 und eine y-Richtung 11 des Gitters 5 zeigt.
In der 4 eine Anordnung von Zerstäuberdüsen 4 dargestellt, wobei die Zerstäuberdüsen 4 entlang der angedeuteten Pfeilrichtung 13 verschiebbar sind. Dargestellt ist hierbei, dass die Zerstäuberdüsen durch ein Gehäuse 12, z.B. eines Zerstäubers (siehe z.B. 3) führbar bzw. verschiebbar sind. Dies kann auch so aufgefasst werden, dass das Düsenfeld entlang der Pfeilrichtung 13 verschiebbar ist.
Die in der 4 gezeigten Zerstäuberdüsen sind konisch verjüngend ausgebildet. Dies ermöglicht ein besonders sauberes Besprühen einer Flüssigkeit bzw. ein sauberes Auftragen einer Flüssigkeit.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäß 4 bilden Zerstäuberdüsen 4 und Basisplatte 8 eine einstückige Baugruppe. Auf diese Weise kann ein einfaches Austauschen des Düsenfeldes 3 ermöglicht werden.
In der 5a und 5b ist dargestellt, dass Zerstäuberdüsen 4 in Ausnehmungen 9 der Basisplatte 8 sein können. Hierbei kann vorgesehen sein, dass die Ausnehmung 9 als Graben (siehe 5a) ausgebildet ist, wobei die Ausnehmung in der Basisplatte 8 durchgehend umlaufend angeordnet ist.
Es kann gemäß 5b auch möglich sein, dass Ausnehmungen 9 in der Basisplatte 8 als Sacklöcher ausgebildet sind, in welchen Zerstäuberdüsen 4 angeordnet sind. Hierbei können elektrostatische Wechselwirkungen benachbarter Zerstäuberdüsen voneinander beeinflusst werden durch isolierende Anordnungen der Zerstäuberdüsen 4.
Der Einfachheit halber ist in der 5b lediglich eine Ausnehmung 9 dargestellt. Es ist vorgesehen, dass die Basisplatte 8 eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen 4 umfasst und ebenso eine Vielzahl von Ausnehmungen 9 umfasst.
Es ist vorgesehen, dass ein Zerstäuber (siehe 3) mit einem erfindungsgemäßen Sprühkopf zum Besprühen einer Flüssigkeit Volumenströme erzielen kann, die etwa 10 mL/min betragen können.
Da das elektrohydrodynamische Sprühvolumen einer einzelnen Zerstäuberdüse begrenzt ist, insbesondere wenn die Zerstäuberdüse spitz zulaufend, d.h. konisch verjüngend ausgebildet ist, ist es zur Erreichung von Volumenströmen von etwa 10 mL/min erforderlich, die Anzahl der Zerstäuberdüsen zu Vervielfachen. Besonders günstig ist es hierbei, wenn ein Düsenfeld bereitgestellt wird, welches etwa 20 Zerstäuberdüsen umfasst. Durch eine entsprechend günstige Anordnung der Zerstäuberdüsen können sich die Zerstäuberdüsen beim Besprühen aufgrund der Abstoßung gleichnamiger Ladungen in ihrer Wirkung gegenseitig unterstützen.
Bezugszeichenliste

1: Sprühkopf
2: Zerstäuber
3: Düsenfeld
4: Zerstäuberdüsen
5: Gitter
6: Gitterlinien
7: Gitterpunkte
8: Basisplatte
9: Ausnehmungen
10: x-Richtung
11: y-Richtung
12: Gehäuse
13: Pfeilrichtung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

US 2010/0116897 A1 [0002]

Claims

Sprühkopf (1) für elektrostatische Zerstäuber (2) für Flüssigkeiten, umfassend ein Düsenfeld (3), wobei das Düsenfeld (3) eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen (4) aus leitfähigem Material umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenfeld (3) als Gitter (5) mit sich kreuzenden Gitterlinien (6) ausgebildet ist und Zerstäuberdüsen (4) in dem Gitter (5) angeordnet sind.
Sprühkopf (1) für elektrostatische Zerstäuber (2) für Flüssigkeiten, umfassend ein Düsenfeld (3), wobei das Düsenfeld (3) eine Vielzahl von Zerstäuberdüsen (4) aus nicht leitfähigem Material umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenfeld (3) als Gitter (5) mit sich kreuzenden Gitterlinien (6) ausgebildet ist und Zerstäuberdüsen (4) in dem Gitter (5) angeordnet sind.
Sprühkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (1) eine Basisplatte (8) umfasst, an der Zerstäuberdüsen (4) angeordnet sind.
Sprühkopf einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) auf Gitterpunkten (7) und/oder Gitterlinien (6) angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) auf parallel zueinander orientierten Gitterlinien (6) angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Gitterlinien (6) entweder - in x-Richtung (10) des Gitters (5) parallel zueinander orientiert sind oder - in y-Richtung (11) parallel zueinander orientiert sind oder - in x-Richtung (10) und in y-Richtung (11) parallel zueinander orientiert sind und - Zerstäuberdüsen (4) auf Gitterlinien (6) und/oder Gitterpunkten (7) angeordnet sind, die in x-Richtung (10) des Gitters (5) und/oder in y-Richtung (11) des Gitters (5) orientiert sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) in dem Gitter (5) ringförmig, insbesondere ovalförmig angeordnet sind oder dass Zerstäuberdüsen (4) in dem Gitter (5) zickzackförmig und/oder zumindest teilweise parallel zueinander angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) in dem Gitter (5) zumindest teilweise in einem rechten Winkel zueinander angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) ein Gitter (5) umfasst.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) Ausnehmungen (9) umfasst, die insbesondere als Graben oder Sackloch ausgebildet sind, wobei Zerstäuberdüsen zumindest teilweise in den Ausnehmungen (9) angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Basisplatte (8) aus einem Kunststoff gefertigt ist und die Zerstäuberdüsen (4) aus der Basisplatte (8) hervortreten, bevorzugt durch diese hindurchgreifen.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenfeld (3) von mindestens zehn, bevorzugt von mindestens 20 Zerstäuberdüsen (4) gebildet ist.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Düsenfeld (3) von mindestens 2, bevorzugt von höchstens 10 Zerstäuberdüsen (4) gebildet ist.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) in einem Abstand zueinander von 5 mm bis 15 mm, bevorzugt von 8 bis 13 mm, besonders bevorzugt von 10 mm angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) in einem Abstand zueinander von 30 mm bis 50 mm, bevorzugt von 40mm bis 45 mm, besonders bevorzugt von ca. 42mm angeordnet sind.
Sprühkopf nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Zerstäuberdüsen (4) als einstückige Baugruppe ausgebildet sind.
Elektrostatischer Zerstäuber (2) für Flüssigkeiten, insbesondere Kosmetika, wobei der Zerstäuber (2) zumindest - ein Gehäuse (12), - eine elektrische Energiequelle, - ein Aktivierungsmittel, - eine Kontrollelektronik, - eine Hochspannungsquelle, - einen Flüssigkeitstank, - eine Fördervorrichtung und - einen Sprühkopf (1) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass der Sprühkopf (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 16 ausgebildet ist.