DE1425851B - Vorrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten - Google Patents

Description

F i g. 1 einen Längsschnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung,

F i g. 2 eine Ansicht der Vorrichtung gemäß F i g. 1 in Richtung der Pfeile 2-2,

F i g. 3 einen Teilschnitt gemäß F i g. 1 mit Andeutung des Strömungsverlaufes,

F i g. 4 eine Ansicht ähnlich der gemäß F i g. 2 mit einer Schlitzsprühdüse,

F i g. 5 eine Ansicht ähnlich der gemäß F i g. 2 mit auswechselbaren Düseneinsätzen,

F i g. 6 Teilansicht und Teilschnitt eines Sprühkopfes mit radialen Sprühöffnungen,

Fig.7 einen Teilschnitt durch eine weitere Ausführungsform des Sprühkopfes mit Strömungsverlauf,

F i g. 8 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform des Sprühkopfes mit kegelförmigem Strömungsverlauf,

F i g. 9 schematisch die Ansicht des Sprühkopfes mit einem Behälter für schmelzflüssiges Material,

Fig. 10 die Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung von oben und

Fig. 11 einen Schnitt längs Linie 11-11 gemäß Fig. 10.

In den F i g. 1 und 2 ist die Vorrichtung allgemein mit 10 bezeichnet. Sie besteht aus drei Hauptteilen, einem Gehäuse 12 mit Gasausströmöffnung 14 und Resonator 16, aus der Umlenkvorrichtung 18 im Bereich der Gasausströmöffnung und des Resonators und schließlich aus einer Flüssigkeitsöffnung 20, die in radialem Abstand und koaxial zum Resonator angeordnet ist. Im Oberteil 22 des Gehäuses 12 ist eine mit Innengewinde versehene Einlaßöffnung 24 für die zu versprühende Flüssigkeit angeordnet. Die Einlaßöffnung steht direkt mit der Flüssigkeitsöffnung 20 in Verbindung und zwar durch einen Kanal 26 im Gehäuse 12. Eine Gaszufuhrleitung 28 durchläuft in Achsmitte die untere Hälfte des Gehäuses 12. Die Einlaßöffnung 30 zu dieser Gaszufuhrleitung ist ebenfalls mit Innengewinde versehen, das in die Seitenwand des Gehäuses 12 eingeschnitten ist. Flüssigkeit und Treibgas treten durch die öffnungen 24 und 30 in das Gehäuse ein und strömen nach unten zu den erwähnten Öffnungen. Eine derartige Konstruktion gestattet eine enge Zusammenfassung sowohl der Gas- und Flüssigkeitsöffnungen als auch der Umlenkvorrichtung 18 und des Resonators 16, ohne die Außenabmaße der Vorrichtung unangemessen vergrößern zu müssen. Das Gehäuse 12 hat in der unteren Hälfte ein zylindrisches Stück 32 mit reduziertem Durchmesser und konischen Enden 33, das zusammen mit der inneren Gehäusewandung den Flüssigkeitszufuhrkanal 34 bildet, dessen öffnung 36 im Bereich des Gehäuseendes und des Resonators 16 liegt. Die Gasausströmöffnung 14 wird von der unteren Öffnungskante des Gehäuses und der in das Gehäuse eingeschraubten Umlenkvorrichtung 18 gebildet. Ein aufgeschraubter Gehäusekonus ist mit einer Dichtung 38 gegen das Gehäuse abgedichtet.

Der Resonator 16 schließt in der Form einer geneigten Ringnut an die Wand 40 an, die von der Gasausströmöffnung nach oben verläuft und in das runde Wandstück 42 des Resonators 16 übergeht. Das Wandstück 42 geht dann in die Wand 44 über, die parallel zur Wand 40 verläuft, aber etwas kürzer als diese gehalten ist und kurz unterhalb der Flüssigkeitsöffnung 20 endet. Im gezeigten Beispiel ragt sie etwa 0,87 mm über den Öffnungsrand der Flüssigkeitsöffnung 20. Der Winkel A, der die Neigung des Resonators 16 gegen die Vertikale bzw. die Gehäuseachse angibt, kann je nach Anwendungsfall variieren. Im gezeigten Beispiel beträgt er etwa 17°, wodurch ein Sprühkonus erzeugt wird, der einen öffnungswinkel von angenähert 146° hat. Bei Vergrößerung des Winkels A auf 20° wird der Öffnungswinkel auf etwa 140° reduziert. Die kreisringförmige Öffnung 36 hat beim gezeigten Beispiel eine Spaltbreite von etwa 0,5 mm.

ίο Die Umlenkvorrichtung 18 besteht aus einem langen Bolzen 50 mit Gewindeende 54, das in eine Gewindebohrung 52 des Gehäuses 12 eingeschraubt ist. Durch Zentrierstücke 56 wird die Umlenkvorrichtung bzw. ihr Bolzen genau in der Achse der Gaszufuhrleitung 28 gehalten, so daß ein gleichmäßiger Gasstrom aus der Gasdüse 14 gewährleistet ist. Durch entsprechende Einstellung des Gewindes 54 wird die Umlenkvorrichtung weiter an das untere Gehäuseende herangebracht bzw. von diesem entfernt und damit auch zum Resonator bzw. zur Flüssigkeitsöffnung entsprechend distanziert, wodurch die Größe und Form der Gasausströmöffnung 14 variiert wird.

Obgleich die Vorrichtung in verschiedenen Richtungen gehalten werden kann, sei im folgenden davon die Rede, daß die Umlenkvorrichtung 18 unterhalb des Resonators 16 liegt. Außen ist die Umlenkvorrichtung mit einer Abrundung 58 versehen und weist innen eine Hohlkehle 60 auf, die gegenüber der Mündung der Gaszufuhrleitung 28 liegt. Die Hohlkehle 60 lenkt das anströmende Gas um und richtet es gegen den Resonator 16, in dem es wiederum umgelenkt wird und in die aus der Flüssigkeitsöffnung 20 strömende Flüssigkeit eindringt. Wie aus F i g. 3 erkennbar, umgibt die ausströmende Flüssigkeit den Resonator und wird in einen Sprühkonus umgewandelt. Durch die erfindungsgemäße Einbeziehung des Resonators unmittelbar in das Gehäuse 12 ist er sehr starr und widerstandsfähig und geeignet, beträchtlichen Stoßen zu widerstehen. Da ferner der Resonator zeitweilig immer wieder umgekehrt benutzt wird, d. h., mit der Spitze nach unten, ist die Wahrscheinlichkeit, daß sich ein wenig Flüssigkeit im Resonator sammelt, sehr gering. Dies hat insofern eine wichtige Bedeutung, als mit Rücksicht auf die Zuverlässigkeit des Gerätes bei Wiederholung des Betriebes der Resonator unbeschmutzt sein soll. Ferner bedeutet die unmittelbar benachbarte Anordnung aller zusammenwirkenden Elemente der Vorrichtung eine maximale Ausnutzung der Schallenergie.

Während das beschriebene Ausführungsbeispiel eine Kreisringdüse hat als Flüssigkeitsöffnung, kann die Vorrichtung auch eine andere Gestaltung erhalten. Eine solch abgewandelte Ausführungsform ist in Fig.4 dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Flüssigkeitsöffnung 20 a in Form von Schlitzen 62 an Stelle der Ringöffnung im vorher besprochenen Beispiel versehen. Die Zahl und Größe dieser Schlitze richtet sich jeweils nach den bestimmten Anwendungsfällen. Die Schlitze können so weit geändert werden, daß sie zu runden Öffnungen werden.

In F i g. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Vorrichtung 20 b dargestellt, die mit Düseneinsätzen 64 versehen ist, die vorteilhaft je nach den Erfordernissen in bestimmter Größe eingesetzt und bei Beschädigung leicht ausgewechselt werden können. Derartige Düsen erzeugen fächerartige Flüssigkeitsstrah-

Jen und können gegebenenfalls bei der Verdüsung von hochviskosen oder korrosiven Flüssigkeiten von Vorteil sein. Bei Verarbeitung von korrodierenden Flüssigkeiten sind die kleinen öffnungen einem schnellen Verschleiß unterworfen. Der Vorteil einer leichten Auswechselbarkeit liegt somit auf der Hand.

In F i g. 6 ist eine Vorrichtung 20 c dargestellt, die eine Anzahl von öffnungen 66 hat, die so angeordnet sind, daß sich ein im wesentlichen radialer Ausfluß im Gegensatz zu den bisher beschriebenen Ausführungen ergibt. Radiale Auslässe, Düsen oder öffnungen können vorteilhaft für die Erzeugung sehr weiter Sprühkegel, wie dargestellt, sein, beispielsweise zur Kühlung von Gasen oder für hochviskoses Material, wodurch eine Agglomeration des versprühten Materials verhindert wird. Bei dieser Ausführungsform ist die nach unten gerichtete öffnung mit einem Einsatz 67 verschlossen.

Bei der Ausführungsform gemäß F i g. 7 wird von der Vorrichtung 20 d ein zylinderförmiger Strahl parallel und konzentrisch zur Vorrichtungsachse erzeugt. Während die bisher beschriebenen Ausführungsbeispiele eine konische Form hatten, weist die gemäß F i g. 7 ineinandergepaßte zylindrische Teile auf. Durch diese Anordnung kann der Resonator verstellt werden, ohne daß dabei der Durchfluß der Flüssigkeit beeinträchtigt wird. Der Konuswinkel kann etwas durch die Verstellung der äußeren Düsenhülse beeinflußt werden. Beim Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 7 wird ein ganz schwacher Sprühkonus erzeugt. Wie in den vorherigen Beispielen wird auch bei dieser Ausführungsform der Gasstrom in der Umlenkvorrichtung umgelenkt.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 8 ist im unteren Bereich der Vorrichtung 20 e ein sich nach unten öffnender Konus eingearbeitet, in den ein entsprechender Konus, wie dargestellt, eingesetzt ist. Dadurch wird ein kegelförmiger Sprühstrahl erzeugt. Wenn der Innenkonus verschoben wird, wirkt er wie ein Ventil, und im Extremfall kann damit die Flüssigkeitsöffnung ganz verschlossen werden.

Die Vorrichtung kann beispielsweise zum Versprühen von Metall benutzt werden, und in F i g. 9 ist schematisch eine solche Einrichtung zum Versprühen von Metall gezeigt, wobei sich das zu versprühende flüssige Metall im Behälter 90 befindet.

In den F i g. 10, 11 ist eine Ausführungsform gezeigt, die insbesondere für das Versprühen von hochviskosen Materialien oder für Zementbrühe mit Feststoffen und/oder starken Abrieb verursachenden Teilchen geeignet ist. Diese Ausführungsform ist insbesondere dafür bestimmt, das Problem der Verschmutzung und des oft eintretenden Materialeinsatzes zu beseitigen. Bei dieser Ausführungsform sind der Resonator und die Umlenkvorrichtung um die Flüssigkeitsöffnung herum angeordnet. Die Vorrichtung 100 besteht aus einem Gehäuse 102 mit einem Außengewinde 104 am oberen Teil für den Anschluß einer gestrichelt angedeuteten Gaszuleitung 106. Das zuströmende Gas gelangt durch mehrere Bohrungen 108 im Gehäuse 102 in eine Kammer 110, die nach unten konisch zusammenläuft, wobei die engste Stelle die Gasausströmöffnung 112 bildet. In den unteren Teil des Gehäuses 102 ist ein Resonator 116 mit geneigten Seitenwänden eingeschnitten. Wie in den anderen Ausführungsbeispielen sitzt der Resonator völlig innerhalb des Gehäuses 102, um ihm eine ausreichende Steifigkeit zu vermitteln. Sowohl die Gasausströmöffnung als auch die Resonatoröffnung liegen bei dieser Ausführungsform etwa in einer Ebene. Die Umlenkvorrichtung 130 und der Flüssigkeitszufuhrkanal sind aus einem Stück gebildet und liegen koaxial zur Geräteachse.

Das den Flüssigkeitszufuhrkanal 118 bildende Rohr 120 hat eine glatte Innenbohrung 121 und am oberen Ende ein Außengewinde 122 für den Anschluß einer Flüssigkeitszuleitung 124. Ferner ist ein Gewinde 126 vorgesehen, auf den ein entsprechendes Gewinde des Gehäuses und damit das Gehäuse 102 aufgeschraubt wird. Die Umlenkvorrichtung 130 hat eine konkave Innenfläche 132, die in die Außenfläche des Rohres 120 übergeht. Die Gasausströmöffnung, der Resonator und das Umlenkstück sind konzentrisch und koaxial zur zentral liegenden Flüssigkeitsausströmöffnung 134 angeordnet. Diese Ausführungsform ist insbesondere für hochviskose Flüssigkeiten geeignet. Der zentrale Flüssigkeitsauslaß gewährleistet einen ruhigen und ungestörten Flüssigkeitsstrom. Weiterhin ist es bei dieser Ausführungsform möglich, die Flüssigkeitsöffnung unterhalb der Resonatorebene anzuordnen, wodurch eine Verschmutzung des Resonators vermieden wird. Die Flüssigkeit tritt in axialer Richtung aus, während das Gas nach außen gelenkt wird, wodurch die Schallenergie längs der Geräteachse konzentriert und der Flüssigkeitsstrom unterhalb der Flüssigkeitsausströmöffnung 134 zerstäubt wird. Es ist selbstverständlich, daß bei dieser Ausführungsform auch alle anderen vorbeschriebenen Düsenformen zur Anwendung kommen können.

Jedes der beschriebenen Vorrichtungsbeispiele stellt eine robuste Konstruktion dar, insbesondere durch die Einbeziehung des Resonators in das Vorrichrungsgehäuse, wodurch auch ein störungsfreierer und wirksamerer Betrieb der Vorrichtung gewährleistet ist als bei bekannten Vorrichtungen dieser Art.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 dessen Strömungsweg ein Resonator in Form einer Patentansprüche: kreisringförmigen Nut für die Erzeugung hochfrequenter Schallwellen angeordnet ist.

1. Vorrichtung zum Versprühen von Flüssig- Vorrichtungen der genannten Art sind bereits bekeiten mit Hilfe eines gasförmigen Mediums, be- 5 kannt, beispielsweise nach der USA.-Patentschrift stehend aus einem Gehäuse mit voneinander ge- 3 081946. Ähnlich aufgebaute und funktionierende trennten und eine die andere konzentrisch umge- Vorrichtungen sind ferner durch die USA.-Patent-1 bend angeordneten Ausströmöffnungen für die Schriften 3 064 619 und 3 157 359 bekannt. [ Flüssigkeit und das gasförmige Medium, in des- Ein hochfrequentes Schallfeld wird erzeugt, wenn ' sen Strömungsweg ein Resonator in Form einer io ein entsprechend abgestimmter Resonator unter dem kreisringförmigen Nut für die Erzeugung hoch- Einfluß eines schnell strömenden Gasstrahlers zur ; frequenter Schallwellen angeordnet ist, da- Resonanz gebracht wird. Der Resonator wird perio- | durch gekennzeichnet, daß der Resona- disch gemäß der beeinflussenden Frequenz heftig be- | tor (16, 116) durch eine die Gasausströmöffnung und entlastet. Die schnelle Gasströmung wandelt sich | (14, 112) konzentrisch umgebende Ringnutaus- is dabei in einen Schallstrahl hoher Intensität um. j fräsung im stromabgelegenen Ende des Gehäuses Bei den Vorrichtungen nach den USA.-Patent-(12, 102) gebildet wird, wobei in dem Strömungs- Schriften 3 157 359 und 3 064 619 wird die Flüssigweg zwischen Gasausströmöffnung und Resona- keit gegen Umlenkflächen gerichtet oder in Umlenktor eine ringförmige Umlenkvorrichtung (18, körper geleitet und kreuzt sich dabei oder danach 130) angeordnet ist. 20 mit den erzeugten Schallwellen bzw. den Gasstrah-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- len. Die eigentlichen Resonatoren sitzen dabei in kennzeichnet, daß der Resonator eine innere (40) Durchströmungsrichtung der Flüssigkeit vor und und eine äußere, zur Innenwand parallele Wand außerhalb des Gehäuses, so daß auf Grund mangeln-(44) aufweist, die kürzer ist als die innere Wand, der starrer Lagerung des Resonators die Schallerzeuwelche beiden Wände (40, 44) durch ein Wand- 25 gung und Schallreflexion beeinträchtigt wird. Auf stück (42) ineinander übergehen, wobei die in- Grund ihrer speziellen Konstruktion verlangen diese nere Wand im Bereich der Außenkante einer bekannten Vorrichtungen auch relativ kleine Flüssig-Hohlkehle (60) der Umlenkvorrichtung (18) en- keitszuführungskanäle und Flüssigkeitsaustrittsöffdet. nungen, die sehr leicht zu Verstopfungen und hohem

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, 30 Verschleiß führen.

dadurch gekennzeichnet, daß die Gasausfuhrlei- Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zutung (28) zentrisch im Gehäuse (12) angeordnet gründe, eine Vorrichtung ausgehend von der der einist, wobei die Flüssigkeitsöffnung (20) als kreis- gangs genannten Art zu schaffen, bei der der Resoringförmige öffnung konzentrisch dem Resonator nator für den zugeführten Gasstrom gewissermaßen (16) zugeordnet ist. ₃₅ freifliegend gelagert ist und der trotz einer solchen

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Anordnung im Querschnitt relativ große Flüssigkeitskennzeichnet, daß die Umlenkvorrichtung (18, Zuleitungen und Flüssigkeitsaustrittsöffnungen zu- 130) in bezug auf die Gasausströmöffnung (14) läßt.

einstellbar ausgebildet ist, wie durch mehr oder Diese Aufgabe ist mit einer Vorrichtung nach der

weniger tiefes Einschrauben eines die Umlenk- 40 Erfindung dadurch gelöst, daß der Resonator durch

vorrichtung tragenden Bolzens (50) oder Rohres eine die Gasausströmöffnung konzentrisch umge-

(120). bende Ringnutausfräsung im stromabgelegenen Ende

5. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 des Gehäuses gebildet wird, wobei in dem Ströbis4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flüssig- mungsweg zwischen Gasaustrittsöffnung und Resokeitsauslaß aus mehreren auf den Gerätekopfum- 45 nator eine ringförmige Umlenkvorrichtung angeordfang verteilten Einzelöffnungen, wie Düsenein- net ist.

sätze (64), radiale Bohrungen (66) od. dgl. be- Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der

steht, die mit dem Flüssigkeitszufuhrkanal (34) in Vorrichtung ist also der Resonator unmittelbar mit Verbindung stehen. in das Vorrichtungsgehäuse einbezogen, in dessen

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 50 großer Masse mit untergebracht und verfügt demgekennzeichnet, daß die Flüssigkeitszufuhrleitung maß über eine entsprechende Starrheit.

als zentrisch im Gehäuse angeordnetes in Längs- Diese Ausbildung behindert dabei die Größenbe-

richtung einstellbares Rohr (120) ausgebildet ist, messung der Flüssigkeitszufuhröffnung weder nach wobei die Flüssigkeitsausströmöffnung (134) in innen noch nach außen, die einmal als im Gesamtbezug auf die Strömungsrichtung hinter dem Re- 55 querschnitt großer, den Resonator umgebender sonator (116) und einer Hohlkehle (132) der Kreisringschlitz vorgesehen werden kann, oder als Umlenkvorrichtung (130) angeordnet ist. zentrischer, die ganze Vorrichtung durchgreifender

Kanal mit entsprechend großem öffnungsende.

Das Material, das versprüht werden soll, wie flüs-

60 sige Metalle, Emulsionen, Schlämme, plastische Massen, Farben od. dgl., fließt in jedem Fall am Resonator vorbei und kann auch nach Stillsetzung des Gerä-

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ver- tes durch Restmengen weder die Flüssigkeitsöffnung sprühen von Flüssigkeiten mit Hilfe eines gasförmi- zusetzen, noch mit den Resonatorflächen in Berühgen Mediums, bestehend aus einem Gehäuse mit 65 rung kommen.

voneinander getrennten und eine die andere konzen- Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfol-

trisch umgebend angeordneten Ausströmöffnungen gend an Hand der zeichnerischen Darstellung von für die Flüssigkeit und das gasförmige Medium, in Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt