DE1249223B

DE1249223B - Aerosol-Erzeuger

Info

Publication number: DE1249223B
Application number: DEN20884A
Authority: DE
Inventors: Wheat Ridge Col. Morley V. Friedeil (V. St. A.)
Original assignee: C. A. Norgren Co., Englewood, Col. (V. St. A.)
Publication date: 1967-09-07

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

BOIf

Deutsche Kl.: 12 e-4/01

Nummer: 1249223

Aktenzeichen: N 20884III/12 e Anmeldetag: 29. November 1961 Auslegetag: 7. September 1967

Die Erfindung betrifft einen Aerosol-Erzeuger bestehend aus einer in einen Behälter eingebauten Düse, die eine zentrale, der Flüssigkeitszufuhr dienende Bohrung aufweist und deren freies, stromabwärts liegendes Ende in Strömungsrichtung kegelförmig abnehmend ausgebildet ist und in eine gleichsinnig kegelförmige Bohrung eines Venturirohres unter Bildung eines ringförmigen Durchganges für die Druckluftzufuhr hineinragt, wobei der sich in Strömungsrichtung erweiternden kegeligen Bohrung des Venturirohres mit Druckluft beaufschlagte Querstrahldüsen nachgeschaltet sind.

Bei einem bekannten Aerosol-Erzeuger vorstehender Art wird eine Aufprallvorrichtung in den Weg des Aerosolstromes gebracht, auf die dann die rasch sich bewegenden Aerosolteilchen auftreffen. Dabei wird die Geschwindigkeit so weit reduziert, daß eine große Zahl der feinen Partikelchen nicht mehr innerhalb des Erzeugers zusammenbacken kann, wodurch sich ein höherer Prozentsatz an feinen Aerosolteilchen ergibt. Die Prallvorrichtung weist vorzugsweise drei oder mehr Düsen auf, die in einer im wesentlichen gemeinsamen Ebene angeordnet sind.

In dem bekannten Aerosol-Erzeuger wird Druckluft nicht nur zur Erzeugung des Aerosols, sondern auch als Träger verwendet. Es wurde nun festgestellt, daß zusätzliche Luft, die in der bekannten Einrichtung unter niedriger Spannung zugeführt wird, als Aerosolsteuerung dient, wenn eine geringere als übliche Aerosolkonzentration erwünscht ist. Wenn ferner der Aerosol-Erzeuger unter bestimmten Bedingungen mit maximaler Leistung betrieben wird und zusätzliche Luft eingelassen wird, ergibt sich eine Erhöhung des gesamten Füssigkeitsausganges von 20 bis 3O°/o. Dies zeigt an, daß ein übersättigtes Aerosol den Erzeuger verläßt. Die maximale Erhöhung oder Steigerung ist jedoch auf ungefähr 30 %> beschränkt ohne Rücksicht darauf, wieviel Zusatzluft zugegeben wird.

Es ist nun erwünscht, den Wirkungsgrad des bekannten Erzeugers zu erhöhen. Ferner soll ein Erzeuger geschaffen werden, der die erforderlichen großen Aerosolmengen liefern kann, ohne dabei den Verbrauch an Druckluft unmäßig zu erhöhen. Der Erfindung liegt also die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zu schaffen, um durch Druckluft ein erstes, aus Flüssigkeit und Luft bestehendes Aerosol zu erzeugen, worauf dann freie Luft diesem ersten Aerosol zugeführt wird, wodurch ein kombiniertes Aerosol oder eine atomisierte Mischung aus Druckluft, Flüssigkeit und freier Luft erzeugt wird. Außerdem soll eine Anordnung geschaffen werden, mittels

Aerosol-Erzeuger

Anmelder:

C. A. Norgren Co., Engiewood, Col. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Höger

und Dipl.-Ing. W. Stellrecht M. Sc,

Patentanwälte, Stuttgart 1, Uhlandstr. 16 Als Erfinder benannt: Morley V. Friedeil, Wheat Ridge, Col. (V. St. A.)

der eine vollständige Mischung der freien Luft mit dem ersten, aus Druckluft und Flüssigkeit bestehen-

^a5 den Aerosol erzielt wird, so daß also die freie Luft ihren vollen Anteil an Aerosol trägt.

Durch Versuche wurde festgestellt, daß hohe Luftdrücke oder Drücke über 1,4 kg/cm* bei den bekannten Aerosol-Erzeugern keine gute Wirkung er- geben. Der übliche Industrie-Luftdruck liegt aber ungünstigerweise in der Größenordnung von 7 bis 10 kg/cm². Die Verwendung von solch hohen Driikken ergibt einen großen Verlust im Wirkungsgrad der Einrichtung während des Betriebes von Aerosol- Erzeugern, und da der Erzeuger bei Drücken um 1,4 kg/cm² nicht beachtlich mehr Aerosol erzeugt, ergibt sich kein Vorteil bei der Verwendung von Zwischendrücken, solange die normale Zufuhr bei einem höheren Druck geschieht.

Gemäß der Erfindung wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß dem Venturirohr in Strömungsrichtung gesehen ein Rohrstück mit größerer, sich zunächst kegelig verengender und dann sich erweiternder Bohrung koaxial unmittelbar nachgeschaltet ist und in den Einlaß des Rohrstückes eine das Venturirohr umgebende Kammer ausmündet, die über Kanäle mit der Außenluft in Verbindung steht.

Das Zuführen von freier Luft ist bei einem Zerstäuber für medizinische Zwecke, d. h. also bei einer Vorrichtung ganz anderer Art und auch zu anderem Zweck bekannt. Dort wird nämlich die freie Luft bereits vor der Zerstäubung zugesetzt, wenn die nor-

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malerweise zugesetzte Luft zum Atmen nicht mehr Die Erfindung wurde im Zusammenhang mit einem

ausreicht. Dies hat also mit der Entstehung eines Dieselmotoraggregat entwickelt. In F i g. 1 und 2 ist kombinierten Aerosols nichts zu tun. jedoch als Ausführungsbeispiel eine Aerosolschmier-

Es wird bei dieser Gelegenheit darauf hingewiesen, einrichtung zur Erzeugung von öl- oder Schmiermitdaß — wenn auch auf Druckluft, Luftleitung, druck- 5 telnebel dargestellt. Nach Fig. t und 2 ist ein Aerolose Luft oder Luft unter Druck Bezug genommen sol-Eerzeuger 1 in einem Träger oder einem Gefäß 2 wird — natürlich verschiedenartige, gasförmige angeordnet und befestigt. Das letztere dient dazu, so-Medien anstatt Luft verwendet werden können. wohl Aerosol als auch einen Vorrat 3 flüssigen

Der erfindungsgemäße Erzeuger erfordert nur 2,5 Schmiermittels L aufzunehmen. Die Halterung und bis 10%> der Leistung der bekannten Vorrichtungen io Lage des Aerosol-Erzeugers 1 ergibt sich ohne wcitezur Erzeugung von Aerosol, und damit ergibt sich res aus den Figuren. Der Erzeuger 1 weist einen eine Erhöhung des Wirkungsgrades um das Zehn-bis zylindrischen Halter 4 auf, der durch einen Flansch Vierzigfache, entsprechend dem Druck der verfüg- mit einem kleineren Zylinderteil 6 in Verbindung baren Primärluftquelle. Damit ist eine Einrichtung steht. Letzterer geht am entgegengesetzten Ende in geschaffen worden, um unter optimalen Bedingungen 15 einen äußeren Ringflansch 7 über, an den sich ein z. B. auch den für Dieselmaschinen erforderlichen rohrförmiges Ende 8 anschließt. Das Gefäß 2 weist Zusatzbetriebsstoff in großer Menge zu erzeugen. einen zylindrischen hohlen Träger 9 auf. Mittels des Einer der Hauptvorteile der Erfindung besteht in der Abdichtringes und der Haltemittel 10 wird der Größe der erforderlichen Hilfsanlage zur Zufuhr der Aerosol-Erzeuger 1 am Gefäß 2 im Träger 9 geLuft im Vergleich zu der Lufterzeugungsanlage bei 20 halten.

bekannten Aerosol-Erzeugern. Dies liegt daran, daß Das Gefäß 2 bildet eine Absetzkammer 12 von

nur ein relativ kleiner Verdichter erforderlich ist. einer solchen Länge (nicht dargestellt), daß sich alle

Bei einer Ausführungsform nach der Erlindung schwereren Teilchen des zerstäubten Öls aus dem weist die Innenwandung des Rohrstückes zwischen Aerosol absetzen und zum Schmiermittelvorrat L zuzwei konischen Abschnitten einen zylindrischen Ab- 25 rückkehren. Ferner steht die Absetzkammer 12 mit schnitt auf, in den die Querstrahldüsen münden. Fer- einem Auslaß in Verbindung, der mit einem Verteilerner wird noch vorgeschlagen, daß der Druckluftein- system verbunden ist. um das erzeugte Aerosol der laß an eine Druckluftringkammer angeschlossen ist, Verbraucherstelle zuzuführen. Im Gefäß 2 dient ferdie mit einer das Rohrstück umgehenden Ringkam- nerein Luftzufuhrkanal 13 zum Anschluß eines Luftiner verbunden ist. von der die Qucrsirahldüscn aus- to zufuhrrohrcs 14, z. B. mittels Preß- oder Reibungsgehen, sit/es. in diesem Zusammenhalt:: sei darauf hiimewie-

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß das Venturirohr und das Rohrstück koaxial hintereinander in einem im wesentlichen zylindrischen Halter angeordnet sind, dessen eines, rohrförmiges 35 Ende mit der Außenluft in Verbindung steht und in Jessen anderem Ende das Rohrstück angeordnet ist. Und schließlich ist der Halter in einem zylindrischen Trüger angeordnet, und es ist zwischen dem Halter

und dem Träger die Druckluftringkammer und ferner 40 schließlich das Aerosol abgeführt werden" kann. Daeine Flüssigkeitsringkammer gebildet, die einerseits _mjt bildet die ganze eben beschriebene Konstruktion mit der Düse und andererseits mit dem Fliissigkeits- die Aerosolschmiereinrichtung, deren Träger oder

vorrat in Verbindung steht. Gefäß verschiedene Formen annehmen kann, um den

Insgesamt gesehen ergibt sich so ein Aerosol-Er- Aerosol-Erzeuger aufzunehmen, der den Kern der

zeuger mit einfachem Aufbau, dessen Herstellung und +5 Erfindung bildet. Die Druckluftzuführung 13 und 14 Montage leicht zu bewerkstelligen sind. Er ist zudem kann einen Teil des Erzeugers 1 bilden.

als Einheit allein oder mehrfach mit den verschieden- Das Rohrende 8 des Erzeugers I bildet für die

sten Gefäßen zu kombinieren. Außenluft einen Einlaß 17, von dem eine Vielzahl

In der Zeichnung ist ein Ausfiihrungsbeispiel des Durchgänge 18 in eine Kammer 19 führen, die im

Aerosol-Erzeugers nach der Erlindung dargestellt. 50 wesentlichen innerhalb des Zylinderteils 6 angeord-

und zwar zeigt _nct j_st \j_m $_lc verschiedenen Teile aufzunehmen und

Fig. 1 eine Stirnansicht des Aerosols-Erzeugers die notwendigen Flüssigkeits- und Luftkammern zu

L"¹" bilden, ist eine Reihe von Bohrumzen in den kombi-

F i g. 2 den Aerosol-Erzeuger im Schnitt nach nierten Zylinderteilen 4 und 6 vorgesehen, wie bei

Linie IMI der Fig. I. .55 20, 21 (die letztere bildet Kammer~19), 22, 23 und

Im folgenden wird zur Vereinfachung der Aus- 24 dargestellt. In der Bohrung 24 ist eine Düse 25

drucksweise und zum klaren Verständnis der Aus- angeordnet, die in ihrem äußeren Ende eine konische druck »Aerosolschmiereinrichtung« als Bezeichnung Spitze 26 hat und deren Bohrung 27 durch eine für eine Baugruppe verwendet, die einen Körper mit Querbohrun« 28 mit einer Flüssiskeksrinakammer 29 einem Lufteinlaß und einem Luftauslaß, einer Fliis- So j_n Verbindung steht, in die das" Zufuhrrohrstück 15 sigkcitszufuhr und einem Aerosol-Erzeuger aufweist. mündet. In der Bohrung 22 ist mit Preßsitz ein Hoch-Der Ausdruck »Aerosol-Erzeuger« bezieht sich auf druck-Venturirohr 31 eingesetzt, dessen konvergie-

eine Konstruktion, wie sie in der Fig. 1 mit I be- rcndes Konusteilstück 32 der konischen Spitze 26

zeichnet ist. _untcr Bildung eines konvergierenden Durchganges

Die in Fig. 1 dargestellten Teile können verschie- Λ5 33 entspricht. Das Venturirohr 31 weist ferner eine

dene Formen annehmen, und sie können gewöhnlich divergierende Öffnuniz 34 auf, die sich im wesentgeschmiedete oder gegossene Messing- oder Zinkteile liehen innerhalb der Bohrung 21 erstreckt. Am Um-

^sein· fang des Zylinderteils 6 sind in Ringwänden P Ab-

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sen, daß die verschiedenen, hier erwähnten Verbindungen ahnliche Sitze und Passungen haben, sofern dies nicht besonders noch erwähnt wird.

Ferner befindet sich im Gefäß 2 noch ein zur Zufuhr von flüssigem Schmiermittel dienendes Zufuhrrolirstück 15. Das Gefäß 2 isl lediglich schematisch dargestellt und zeigt, wie der Aerosol-Erzeuger 1 gehalten, wie ihm Luft und Flüssigkeit zugeführt und

Claims

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dichtringe S angebracht, die die Flüssigkeitsringkammer 29 von einer Druckluftringkammer 35 teilen. Die in der Ringkammer 35 vorhandene Druckluft strömt durch einen Kanal 36 in einen durch die Bohrung 23 und die Düse 25 gebildeten Ringraum 37 und von dort aus durch den Durchgang 33 zur öffnung 34.

Im wesentlichen innerhalb der Bohrung 20 ist ein Rohrstück 47 gehalten, dessen konvergierender Einlaß 48 der Kammer 19 und der öffnung 34 des Venturirohres 31 zugekehrt ist. Die Innenwand des Rohrstücks 47 weist zwischen divergierenden Abschnitten 38 und 40 einen zylindrischen Abschnitt 39 auf, an dessen Innenwand 42 eine Vielzahl Querstrahldüsen

43 münden. Diese vier in einer gemeinsamen Ebene liegenden, im Abstand von 90° angeordneten Düsen (auch drei oder mehr könnten verwendet werden) stehen mit einer Ringkammer 44 zwischen dem Zylinderteil 4 und dem Rohrstück 47 in Verbindung. Die durch sie hindurchströmende Luft trifft im wesentlichen senkrecht auf die Strömung des aus der öffnung 34 kommenden Aerosols. Die Ringkammer

44 stellt durch mehrere Kanäle 45 und 46 mit der Druckluftringkammer 35 in Verbindung.

Es sei angenommen, daß im Behälter 2, wie bei L »5 angedeutet, flüssiges Schmiermittel vorhanden ist, daß ein Auslaß für das der Kammer 12 zugeführte Aerosol vorhanden ist und daß dem Kanal 17 drucklose Luft zuströmt. Die Druckluft aus dem Luftzufuhrrohr 14 strömt durch den Luftzufuhrkanal 13, die Druckluftringkammer35, den Kanal 36, den Ringraum 37 und den engen konischen Durchhang 33 zur öffnung 34, wo sie einen Luftstrahl bildet. Durch diese mit hoher Geschwindigkeit an der Spitze der Düse 25 vorbeiströmende Luft wird ein Teilvakuum ge- .!.5 schaffen, so daß das flüssige Schmiermittel durcli das Zufuhrrohrstück 15 in der Flüssigkeitsringkammcr 29 und den Kanal 28 angesaugt wird und am Ende der Bohrung 27 austritt. Dadurch wird das Schmiermittel in der üblichen Weise zerstäubt und in der öffnung 34 mit der vom Durchgang 33 ausströmenden Druckluft gemischt. Dieses aus Druckluft und Flüssigkeit bestehende Aerosol bewegt sich rasch durch die öffnung 34 hindurch und tritt in das Rohrstück 47 ein. Beim Einströmen wird drucklose Luft aus der Kammer 19 über den Einlaß 48 mitgerissen. Durch diese Venturiwirkung wird ein Teilvakuum in der Kammer 19 erzeugt, so daß ständig Luft aus dem Einlaß 17 durch die Durchgänge 18 in der Kammer 19 nachströmt. Diese Mischung aus freier Luft, Druckluft und Flüssigkeit ist ein Hauptmerkmal der Erfindung. Die Mischung strömt dann weiter durch das Rohrstück 47 hindurch, bis sie dann im Abschnitt 39 durch die aus den Querstrahldüsen 43 austretenden Luftströme aufgehalten wird. Zusätzlich wird nun der Hauptstrom des Aerosols gründlich aufgeteilt und mit der am Umfang des zentralen Aerosolstromes mitgerissenen drucklosen Luft vermischt. Dabei bildet sich eine Art kombiniertes Aerosol, wobei die freie Luft mit Schmiermittelteilchen gesättigt wird So und so ihren vollen Anteil an Schmiermitteln mitführt. Schließlich wird diese Doppelmischung der Absetzkammer 12 zugeführt, wo in der üblichen Weise die schwereren Schmiermittelteilchen ausfallen und in den Flüssigkeitsvorrat L zurückkehren, während das kombinierte Aerosol aus feinstverteilten Schmiermittelteilchen von Mikrongröße durch einen nicht dargestellten Auslaß dem Verbraucher zuueführt wird. Die Aerosolteilchen sind alle kleiner als Mikron, was durch die Querstrahldüsen 43 erreicht wird.

Die vorbeschriebene Aerosolschmiereinrichtung arbeitet gegen einen leichten Druck von ungefähr 0,034 kg/cm² und mit einem eigenen Flüssigkeitsumlauf. Die Menge an freier Luft,- die in dem bewegten, aus Druckluft und Flüssigkeit bestehenden Aerosol mitgerissen wird, ist mindestens fünfmal so groß wie das Volumen der verwendeten Druckluft. Hierdurch ergibt sich eine Ersparnis an Druckluft, und infolge der vollständigen Vermischung, wie sie durch die Querstrahldüsen 43 geschaffen wird, bildet die freie Luft genau so viel Aerosol wie die Druckluft.

Allein die Zufuhr von freier Luft ohne die Querstrahldüsen bringt in der Hauptsache eine erheblichere Verbesserung des Wirkungsgrades gegenüber den üblichen Sprühdüsen mit sich, wie sie in einigen Typen von Aerosol-Erzeugern verwendet werden. Auch die Vermischung mit Hilfe der Querstrahldüscn ist jedoch von Vorteil. Diese haben noch die weitere wichtige Funktion, die freie Luft mit dem Aerosolstrom zu vermischen, um so ein vollständig kombiniertes Aerosol zu schaffen.

Patentansprüche:

I. Aerosol-Erzeuger, bestehend aus einer in einen Behälter eingebauten Düse, die eine /xntrale, der Flüssigkeitszufuhr dienende Bohrung aufweist und deren freies, stromabwärts liegendes Ende in Strömungsrichtung kegelförmig abnehmend ausgebildet ist und in eine gleichsinnig kegelförmige Bohrung eines Vcnturirohrcs unter Bildung eines ringförmigen Durchganges für die Druckluftzufuhr hineinragt, wobei der sich in Strömungsrichtung erweiternden kegeligen Bohrung des Venturirohrcs mit Druckluft beaufschlagte Querstrahldüscn nachgeschaltct sind, dadurch gekennzeichnet, daß dem Venturirohr (31), in Strömungsrichtung gesehen, ein Rohrstück (47) mit größerer, sich zunächst kegelig verengender und dann sich erweiternder Bohrung koaxial unmittelbar nachgeschaltet ist und in den Einlaß (48) des Rohrstückes eine das Venturirohr umgebende Kammer (19) ausmündet, die über Kanäle (18) mit der Außenluft in Verbindung steht.
2. Aerosol-Erzeuger nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Innenwandung des Rohrstückes (47) zwischen zwei konischen Abschnitten (38, 40) einen zylindrischen Abschnitt (42) aufweist, in den die Querstrahldüsen (43) münden.
3. Aerosol-Erzeuger nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Drucklufteinlaß (14) an eine Druckluftringkammer (35) angeschlossen ist, die mit einer das Rohrstück (47) umgebenden Ringkammer (44) verbunden ist, von der die Querstrahldüsen (43) ausgehen.
4. Aerosol-Erzeuger nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Venturirohr (31) und das Rohrstück (47) koaxial hintereinander in einem im wesentlichen zylindrischen Halter (4) angeordnet sind, dessen eines, rohrförmiges Ende (8) mit der Außenluft in Verbindung steht und in dessen anderem Ende das Rohrstück (47) angeordnet ist.

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5. Aerosol-Erzeuger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Halter (4) in einem zylindrischen Träger (9) angeordnet ist und daß zwischen dem Halter (4) und dem Träger (9) die Druckluftringkammer (35) und ferner eine Flüssigkeitsringkammer (29) gebildet ist, die einer-

seits mit der Düse (25) und andererseits mit dem Flüssigkeitsvorrat (3) in Verbindung steht.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 1046 264; USA.-Patentschrift Nr. 2 890 765.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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