DE1400706B2

DE1400706B2 - Vorrichtung zum verspruehen von fluessigkeiten mittels schallenergie

Info

Publication number: DE1400706B2
Application number: DE19631400706
Authority: DE
Inventors: Brooklyn N Y Soloff Robert S (V St A)
Original assignee: Astrosomcs Ine , Syosset, N Y (V St A)
Priority date: 1962-07-09
Filing date: 1963-06-20
Publication date: 1971-04-15
Also published as: DE1400706A1; GB1010230A; US3081946A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten mittels Schallenergie, die durch einen aus einer Düse austretenden Druckgasstrom erzeugt wird, der auf die Öffnung eines Schwingtopfes auftrifft und wobei mit dem die Düse tragenden Körper eine die zu zerstäubende Flüssigkeit zuleitende, mit Austrittsöffnungen versehene Einrichtung verbunden ist.

Der Schwingtopf wird hierbei unter dem Einfluß eines auftretenden Überschallstrahles in Resonanz gebracht. Ein solcher Schwingtopf wird periodisch aufgeladen und entladen bei der aufgezwungenen Resonatorfrequenz. Hierbei wird der .mit . hoher Geschwindigkeit auftretende Strahl in eine hochintensive'. Schalleistung umgewandelt. Vorrichtungen, die eine solche Schallenergie verwenden, haben sich als sehr vorteilhaft auf den technischen Gebieten, wie Sprühtrocknen, Entschäumen, Reinigen, Zerstäuben usw., erwiesen, und in vielen Fällen weisen sie bedeutende Vorteile über die bekannten Verfahren, die nicht nur höhere Drücke, sondern auch ein kompliziertes mechanisches und elektronisches Zubehör erfordern, auf. Die Betriebsfrequenz kann in einem weiten Bereich variieren, wenn eine entsprechende Variierung des Druckes des dem Schwingtopf zugeführten Gases gegeben ist. Ein typischer Schalltransformator, der einen Einlaßdruck zwischen etwa 2,5 und 3,6 atü aufweist, hat beispielsweise eine Betriebsfrequenz von 7600 bis 9400 Hz. Hierbei muß die Ausführung der Düse und des Schwingtopfes so sein, daß Schallwellen über einen weiten Druckbereich erzeugt werden, um eine kontinuierliche und betriebssichere Arbeitsweise der Vorrichtung zu gewährleisten.

Die eingangs beschriebene und bekannte Vorrichtung hat sich jedoch trotz des jahrelangen Bekanntseins in der Praxis nicht durchgesetzt, da der Hohlraum des Schwingtopfes schon nach kurzer Betriebszeit irgendwelche und wenn auch nur geringe Verunreinigungen aufweist, die das Schallfeld ungünstig beeinflussen, ja verändern.

Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Vorrichtungen zum Versprühen von Flüssigkeiten mittels Schallenergie in der Weise zu verbessern, daß in allen Betriebszuständen der Vorrichtung eine Beeinflussung des Schwingtopfhohlraumes durch eintretende Flüssigkeitsteilchen nicht eintritt, ohne daß dabei auf eine gleichförmige Verteilung der Flüssigkeit in dem Schallfeld bei minimalem Flüssigkeitsverbrauch verzichtet werden muß.

Eine Lösung wurde darin gefunden, daß die Austrittsöffnungen für die zu zerstäubende Flüssigkeit in Strömungsrichtung gesehen im Abstand von der Öffnung des Schwingtopfes angeordnet sind, wodurch der geschilderte Nachteil der bekannten Vorrichtung in vollem Umfang ausgeschaltet wird.

Bei der vorliegenden Erfindung erfolgt die Flüssigkeitszuführung konzentrisch zu der Düse, wodurch man minimale Abmessungen erhält. Die Vorrichtung gemäß der Erfindung kann so ausgeführt werden, daß ihre Gesamtlänge nicht größer als etwa 7,5 cm ist. Trotz der kleinen Abmessungen hat das neuartige Gerät eine Leistung, die gegenüber den bekannten Sprühdüsen größerer Dimension darin überlegen ist, daß die Zerstäubung mit viel größerer Gleichförmigkeit der Partikelgröße erfolgt.

Die durch die neue Vorrichtung erzeugten Partikeln des Nebels können auch ohne Befeuchtung in Suspension gehalten werden.

Es ist ferner zweckmäßig, den Abstand des

Schwingtopfes von der Düse veränderlich zu machen, -da man-hierdurch den Verlauf der Ausbreitung des Schallfeldes variieren kann, wobei der Winkel der Ausbreitung eine" Funktion des Abstandes des Schwingtopfes von der Düse ist.

Einen schmalen Winkel verwendet man beispielsweise, um Sprühmaterial auf einen Förderriemen aufzubringen. In diesem Fall wird der Mikronebel auf

ίο eine bestimmte Fläche konzentriert. Die Vorteile einer solchen Anordnung sind ohne weiteres einleuchtend/Um einen entsprechenden Ausbreitungs- [ verlauf zu erhalten,, wird der Abstand zwischen der Düse und dem Schwingtopf entsprechend vergrößert.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

F i g. 2 einen Querschnitt durch die Vorrichtung nach der Linie 2-2 der F i g. 1,

Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen des typischen Verlaufs der Ausbreitung des Nebels bei zwei verschiedenen Einstellungen.

Die Vorrichtung 10 besteht aus einem äußeren Gehäuse 12, das eine zylindrische Bohrung 14 aufweist und an einem Ende ein Außengewinde 16 zum Anschluß eines Lufteinlaßstutzens und am anderen Ende ein Innengewinde 18 trägt. Einteilig mit dem • Gehäuse 12 ist ein im rechten Winkel zu diesem verlaufender Stutzen 20 mit einer Bohrung 22 für den Flüssigkeitseintritt verbunden.

Auf das Gewinde 16 ist lösbar ein üblicher Stutzen 30 aufgeschraubt, der mit der Druckluftquelle in Verbindung steht. In das Gewinde 18 ist eine Hülse 32 eingeschraubt, deren Innendurchmesser 34 verjüngt ist und am Ende außen eine Schrägfläche 35 aufweist. Wie es in F i g. 1 zu erkennen ist, erstreckt sich die Hülse 32 etwas über das Gewindeende 18 des Gehäuses hinaus, wo der Innendurchmesser der Hülse am kleinsten ist. Diese Hülse 32 mit den anderen noch zu beschreibenden Teilen bildet die Düse.

Konzentrisch und im Abstand von dem Gehäuse sitzt fest in diesem ein mit Innengewinde versehenes Verteilerkreuz 40, das eine Mittelbohrung 42 aufweist, die in einer Kammer 44 endet. Ein Kanal 46 in einem Arm des Kreuzes verbindet die Kammer 44 mit der Bohrung 22 des Flüssigkeitseinlasses 20. Konzentrisch in der Bohrung 42 des Kreuzes 40 ist ein hohler Schaft 48 eingeschraubt, der im wesentlichen einen Teil 50 mit einem gleichbleibenden Durchmesser aufweist, während sich die Mittelbohrung 52 über die gesamte Länge erstreckt. Die Außenfläche im Bereich des Abschnittes 50 bildet mit dem konischen Teil 34 der Hülse 32 eine Kammer 54, in der die Geschwindigkeit des Druckgases erhöht wird. Da der Konus 34 am äußeren Ende der Hülse am kleinsten ist und sich im unmittelbaren Bereich des Endes 47 des Schaftes 48 befindet, wird eine verengte Düse 60 gebildet, deren Wirkungsweise weiter unten beschrieben wird. Ein Dichtungsring 49, der auf der Außenfläche des Schaftes 48 sitzt, bildet eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem Schaft 38 und der Bohrung 42 des Kreuzes 40. Man kann im allgemeinen Dichtungsringe verschiedenen Materials erhalten, und es ist selbstverständlich, daß hier ein Material ausgewählt wird, das den auftretenden Temperaturen und Drücken standhält.

Claims

3 4

An dem dem Flüssigkeitseintritt 20 abgewandten winkel α, hier etwa 180°, den etwaigen Arbeitsbereich,

Ende des hohlen Schaftes trägt dieser ein Außen- der zu einem bestimmten Abstand des Schwingtopfes

gewinde, um eine Kappe 76 aufzuschrauben. Diese von der Düse gehört.

Kappe 76 dichtet die Mittelbohrung 52 des Schaftes F i g. 4 veranschaulicht einen schmalen gerichteten

48 ab. Entweder bei der Montage oder zu einem 5 Ausbreitungswinkel α'.

früheren Zeitpunkt können Radialbohrungen 78 in Es folgt ein Beispiel einer bestimmten Ausfüh-

den Schwingtopf 70 und in das Ende 47 des Schaftes rungsform, bei der das Gehäuse eine Länge von etwa

48 angebracht werden, die mit der Mittelbohrung 52 11,5 cm und einen Durchmesser von etwa 3,5 cm

in Verbindung stehen. Die Bohrungen 78 dienen als aufweist:

öffnungen zum Austritt in das Schallfeld. Die innere io

Gestaltung des Schwingtopfes 70 weist im wesent- Verwendetes Gas Luft

liehen eine zylindrische Wand 72 auf, die konzentrisch Gasdruck 1,1 bis 5 atü

und im Abstand zu dem Ende 47 des Schaftes 48 Gasströmung 0,25 bis 0,75 nvVmin

liegt Die Wand 72 endet in einer Schulter 74, welche Frequenz 19 000 bis 22 000 Hz

sich dicht an das Ende 47 des Schaftes anlegt. 15 „,...,.

Beim Betrieb der Einrichtung wird Druckluft in Flüssigkeitsströmung _

die Bohrung 14 eingeführt, und ein gleichförmiger <^Wasser) bis zu 680 g/mm

Überschallstrahl tritt aus der verengten Düse 60 aus Partikelgroße unter 15 μ

und wird in Druckschallwellen durch den Schwingtopf 70 umgewandelt. Vorzugsweise wird die Ein- 20 Mit einer Wasserströmung von 113 g/min erhält richtung mit unhörbaren Überschallfrequenzen ge- man Partikeln unter 10 Mikron,
fahren. Wie schon erwähnt, trägt die Hülse 32 an

ihrem äußeren Ende eine Schrägfläche 35, die den Patentansprüche:
mit hoher Geschwindigkeit austretenden, durch den

Schwingtopf erzeugten Schallwellen eine Ablenkfläche 25 1. Vorrichtung zum Versprühen von Flüssigbietet. Die Gestaltung der Fläche 35 ist so, daß im keiten mittels Schallenergie, die durch einen aus Bereich der Öffnungen 78 ein Niederdruckbereich einer Düse austretenden Druckgasstrom erzeugt durch den radial den Schwingtopf verlassenden Strahl wird, der auf die Öffnung eines Schwingtopfes gebildet wird. Dieser Niederdruckbereich saugt auftrifft und wobei mit dem die Düse tragenden Flüssigkeit aus den Öffnungen 78 in das nach unten 30 Körper eine die zu zerstäubende Flüssigkeit zugerichtete Schallfeld. Die hochintensiven Schallwellen leitende, mit Austrittsöffnungen versehene Einhöheren und niederen Druckes wirken auf die Luft- richtung verbunden ist, dadurch gekennmoleküle und verursachen in diesem Feld eine zeichnet, daß die Austrittsöffnungen (78) in Turbulenz, wodurch eine Zerstäubung der Flüssig- Strömungsrichtung gesehen im Abstand von der keit zu einem Mikronebel hervorgerufen wird. 35 Öffnung des Schwingtopfes (70) angeordnet sind.

Um den Schwingtopf relativ zur Düse in einem 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch geverhältnismäßig schmalen Arbeitsbereich einstellen kennzeichnet, daß die Austrittsöffnungen (78) zu können, sind einstellbare Abstandshalterungen quer zur Achse eines mit einer Flüssigkeitsquelle vorgesehen. verbundenen hohlen Schaftes (48) verlaufen und

F i g. 3 veranschaulicht durch den Ausbreitungs- 4° sich unterhalb des Topfes (70) befinden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen