DE19707826A1

DE19707826A1 - Fluid atomisation by vibrational atomiser

Info

Publication number: DE19707826A1
Application number: DE1997107826
Authority: DE
Inventors: Joerg Zeininger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-02-27
Filing date: 1997-02-27
Publication date: 1998-09-03

Abstract

A small tube(8) is connected to one or two loud speakers and to one or two coils. The tube is located horizontally over the loud speaker membrane. The membrane and coil are electrically operated by a frequency generator and low frequency amplifier. The tube is connected to the loud speaker membrane by cardboard(3) and a metal pin(5), and connected to the coil by a metal pin.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device accordingly the preamble of claim 1.

Damit Heizöl optimal und schadstoffarm verbrennen kann ist die Voraussetzung dafür eine homogene Gemischaufbereitung von Öl und Luft.So that heating oil can burn optimally and with low pollutants the prerequisite for this is a homogeneous mixture preparation of oil and air.

Das Problem dabei besteht in den unterschiedlichen Aggregatszuständen von Öl und Luft, da Öl flüssig und Luft gasförmig vorliegt.The problem here is the different Aggregate states of oil and air, since oil is liquid and Air is gaseous.

Als Lösung bietet sich die Zerstäubung von Öl in Öltröpfchen an, die so, als Ölnebel dem gasförmigen Zustand schon sehr nahe kommen. Die bei der Verbrennung entstehende Wärme kann den Ölnebel nun durch verdampfen in in gasförmigen Zustand bringen.The solution is the atomization of oil in oil droplets to the so, as an oil mist the gaseous state very much to come close. The heat generated during combustion can evaporate the oil mist in a gaseous state bring.

Dazu sind nun folgende Systeme bekannt die zur Zerstäubung des Öls dienen.The following systems for atomization are now known serve the oil.

So gibt es die Rotationszerstäuber, und die Öldruckzerstäuber. "Beim Rotationszerstäuber wird das Vorgewärmte dünnflüssige Öl auf eine rotierende Scheibe aufgebracht und mittels Fliehkraft nach außen geschleudert. Dadurch wird das Öl fein zerstäubt" (Kittl, W, Kraft und Arbeitsmaschinen, 1988). Beim Öldruckzerstäuber wird das Öl mit Druck (7 bis 30 bar) in eine Zerstäuberdüse gepumpt und dadurch dann fein verteilt (Vgl. Kittl, W, 1988,).So there are the rotary atomizers and the oil pressure atomizers. "With the rotary atomizer, the preheated becomes thin Oil is applied to a rotating disc and by means of Centrifugal force flung outwards. This will make the oil finely atomized "(Kittl, W, Kraft und Arbeitsmaschinen, 1988). With the oil pressure atomizer, the oil is pressurized (7 to 30 bar) pumped into an atomizer nozzle and then finely distributed (See Kittl, W, 1988,).

Aus diesen Systemen ergeben sich nun folgende Nachteile.The following disadvantages arise from these systems.

So sind dies beim Rotationszerstäuber der aufwändige Mechanismus, der hohe Herstellungskosten verursacht.So for the rotary atomizer these are the complex mechanism which causes high manufacturing costs.

Außerdem ergibt sich beim Rotationszerstäuber systembedingt eine Unterbrechung des geradlinigen Ölstroms die hohe Reibungsverluste zur Folge hat.In addition, the rotary atomizer has a system-specific one Interruption of the straight line oil flow the high friction losses has the consequence.

Beim Öldruckzerstäuber sind ebenfalls Nachteile vorhanden. So ergibt sich aus dem hohen Öldruck eine hohe Systembelastung. Durch die kleine Düsenaustrittsöffnung erleidet die Düse eine große Abnutzung durch Ölabrieb, d. h. das in der engen Düse strömende Öl schneidet sich ins Düsenmaterial ein und vergrößert die Austrittsöffnung, was einen verschlechterten Zerstäubungsgrad mit sich bringt. Die Düse und muß deshalb in regelmäßigen Abständen erneuert werden.There are also disadvantages with the oil pressure atomizer. The high oil pressure results in a high system load. Due to the small nozzle outlet opening, the nozzle suffers one great wear from oil abrasion, d. H. that in the narrow nozzle flowing oil cuts into the nozzle material and enlarges the outlet opening, which worsened the degree of atomization brings with it. The nozzle and must therefore be in regular Intervals to be renewed.

Nicht nur Ölabrieb, sondern auch Schmutzpartikel können die kleine Ölaustrittsöffnung verstopfen.Not only oil abrasion, but also dirt particles can clog the small oil outlet opening.

Auch hier muß die Düse dann wieder erneuert werden. Here too, the nozzle must be replaced.

Aufgabe der Erfindung ist es nun eine Alternative zu den herkömmlichen Zerstäubungssystemen darzustellen, also Öl in ähnlicher Form zu zerstäuben.The object of the invention is now an alternative to the to represent conventional atomization systems, i.e. oil atomize in a similar form.

Die Erfindung soll mit niedrigem Öldruck betrieben werden können und eine im Vergleich zu den Düsensystemen eine große Austrittsöffnung besitzen, so daß keine Anfälligkeit gegenüber dem Ölabrieb besteht.The invention is said to be able to operate with low oil pressure and one large compared to the nozzle systems Have outlet opening so that no susceptibility to there is oil abrasion.

Desweiteren besitzt die Erfindung die Aufgabe wenig Widerstand gegenüber dem Ölstrom zu bieten, so daß weinig Reibungsverluste auftreten.Furthermore, the task of the invention has little resistance to offer against the oil flow, so that less friction losses occur.

Diese Aufgaben werden durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruch 1 gelöst.These tasks are performed by a device with the features of Claim 1 solved.

Da beim Vibrationszerstäuber, im Vergleich zu einer herkömmlichen Zerstäuberdüse, mit einer relativ großen Ölaustrittsöffnung gearbeitet wird, ist beim Vibrationszerstäuber eine wesentlich geringere Abnutzung des Systems durch Ölabrieb vorhanden. Sollte nun Ölabrieb vorhanden sein, so spielt dieser keine Rolle, da beim Vibrationszerstäuber der Grad der Zerstäubung nicht von der Austrittsöffnung abhängig ist. Dies hat den entscheidenden Vorteil, daß Wartungsintervalle, sofern sie überhaupt noch gebraucht werden, wesentlich gestreckt werden können.As with the vibration atomizer, compared to a conventional one Atomizer nozzle, with a relatively large oil outlet opening is used is essential in the vibration atomizer Less wear and tear on the system due to oil abrasion. If there is now oil abrasion, it plays not matter, since the degree of Atomization is not dependent on the outlet opening. This has the decisive advantage that maintenance intervals, if they are still needed, significantly stretched can be.

In Zeiten immer schlechter werdenden Heizöls, spielt zunehmend die Anfälligkeit gegen Schmutzpartikel eine Rolle.In times of increasingly bad heating oil, plays increasingly the susceptibility to dirt particles matter.

Sie ist beim Vibrationszerstäuber aufgrund der großen Austrittsöffnung nicht gegeben, da das Heizöl, sofern es ein Standardfilter durchlaufen hat, den Vibrationszerstäuber auch dann noch mit einem relativ großen Schmutzpartikelanteil durchlaufen kann.It is with the vibration atomizer due to the large No outlet opening given the heating oil, provided it has passed through a standard filter, the vibration atomizer even then with a relatively large proportion of dirt particles can go through.

Desweiteren kann der Vibrationszerstäuber mit niedrigen Öldrücken betrieben werden, was zur Gesamtentlastung des Systems beiträgt. So müssen hier keine Hochdruckleitungen verwendet werden.Furthermore, the vibration atomizer with low Oil pressures are operated, which leads to the overall relief of the Systems contributes. So there are no high pressure lines be used.

Dies trägt natürlich, in Zeiten der Gewinnmaximierung, auch zu niedrigen Herstellungskosten bei.Of course, this also contributes in times of maximizing profits low manufacturing costs.

Es ist weiterhin von Vorteil, daß der Vibrationszerstäuber weder eine stark einengende Austrittsöffnung besitzt, noch einen starken Knick. So kann der Ölstrom den Vibrationszerstäuber fast ungehindert verlassen.It is also advantageous that the vibration atomizer has neither a constricting outlet opening, another strong kink. So the oil flow can Leave the atomizer almost unhindered.

Es entstehen wenig Reibungsverluste und die Förderpumpe kann einfacher gestaltet werden, da sie nicht mehr soviel Arbeit zu leisten hat.There is little friction loss and the feed pump can be made easier since it is no longer so much work to do.

Da der Vibrationszerstäuber sehr einfach gestaltet ist, durfte er auch dementsprechend billig zu produzieren sein. Since the vibration atomizer is very simple, Accordingly, it could also be cheap to produce.

Ein weiteres vorteilhaftes Element des Vibrationszerstäubers ist die einfache Regelbarkeit des Zerstäubungsgrades im Betriebszustand.Another advantageous element of the vibration atomizer is the easy controllability of the degree of atomization in the Operating status.

So läßt sich der Zerstäubungsgrad sehr leicht über die Amplitude oder die Frequenz der Vibrationen regeln.So the degree of atomization can be very easily via the Control the amplitude or frequency of the vibrations.

Dies kann dann positiv im Zuge der Optimierung der Abgaswerte verwendet werden.This can then be positive in the course of optimizing the Emission values are used.

Es ist auch eine, dem Betriebszustand angepaßte Änderung des Zerstäubungsgrades, mittels Computerunterstützung denkbar. It is also one that is adapted to the operating state Change in the degree of atomization, using computer support conceivable.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben.Embodiments of the invention are in the drawings are shown and are described in more detail below.

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch den Vibrationszerstäuber Fig. 1 shows a vertical section through the vibration atomizer

Fig. 2 ein Blick von oben auf den Vibrationszerstäuber Fig. 2 is a top view of the vibration atomizer

Fig. 3 drei Skizzen zur Veranschaulichung der Funktionsweise. Fig. 3 three sketches to illustrate the operation.

Der Vibrationszerstäuber besteht aus den drei Grundelementen Vibrationserzeuger, Vibrationsübertragungseinheit und der Zerstäubungseinheit.The vibration atomizer consists of the three basic elements Vibration generator, vibration transmission unit and the Atomization unit.

Als Vibrationserzeuger wird ein Breitbandkonuslautsprecher (1) mit 10 cm Durchmesser mit einer Nennleistung von 6 Watt und ein einer Impedanz von 4 Ohm gewählt. Hersteller (Samsung) und Qualität spielen nur eine untergeordnete Rolle, da es hier nicht um die Übertragung hochwertiger Hifi-Signale geht, sondern nur um die Erzeugung von Vibrationen die durch die Schwingungen der Lautsprechermembran (2) hervorgerufen werden.A broadband cone loudspeaker ( 1 ) with a 10 cm diameter with a nominal output of 6 watts and an impedance of 4 ohms is selected as the vibration generator. Manufacturer (Samsung) and quality only play a subordinate role, since this is not about the transmission of high-quality hi-fi signals, but only about the generation of vibrations caused by the vibrations of the loudspeaker membrane ( 2 ).

Die Vibrationsübertragungseinheit besteht aus einer ein Millimeter dicken Pappkartonscheibe (3) die ebenfalls einen Durchmesser von 10 cm besitzt. Die Pappkartonscheibe ist nun bündig, unter Hilfe von selbstklebender Klarsichtfolie (4), mit der Lautsprechermembran (2) verklebt.The vibration transmission unit consists of a cardboard disc ( 3 ) one millimeter thick, which also has a diameter of 10 cm. The cardboard disc is now glued flush to the speaker membrane ( 2 ) with the help of self-adhesive transparent film ( 4 ).

Aus der Mitte der Scheibe ragt nun von der Seite betrachtet nach oben ein Metallstift (5) (Durchmesser 4 mm) der die Vibrationen der Lautsprechermembran auf die Zerstäubungseinheit überträgt.Viewed from the side, a metal pin ( 5 ) (diameter 4 mm) protrudes from the center of the disc and transmits the vibrations of the loudspeaker diaphragm to the atomizing unit.

Zum Schutz wird die Lautsprecheröffnung mit einem Metallblech (6), und einem mittig herausragendem Messingröhrchen (7) (Innendurchmesser 4 mm) das zur Führung des Metallstifts (5) dient, abgedeckt. Zur Stabilität werden Lautsprecher (1) und Blech (6) mittels Schrauben (15) verbunden.For protection, the loudspeaker opening is covered with a metal sheet ( 6 ) and a protruding brass tube ( 7 ) (inner diameter 4 mm) that serves to guide the metal pin ( 5 ). For stability, speakers ( 1 ) and sheet metal ( 6 ) are connected using screws ( 15 ).

Die Zerstäubungseinheit besteht aus einem Metallröhrchen (8) mit einem Innendurchmesser von 0.5 mm und einer Länge von 8 cm, wovon aber nur 7 cm genutzt werden, da 1 cm als Verbindung zwischen Röhrchen (8) und Zuleitungsschlauch (9) verbraucht wird.The atomization unit consists of a metal tube ( 8 ) with an inner diameter of 0.5 mm and a length of 8 cm, of which only 7 cm are used, since 1 cm is used as a connection between the tube ( 8 ) and the supply hose ( 9 ).

Das Röhrchen ist an einer Stelle (10) fest auf der Spitze des Metallstifts (5) mit elastischem Heißkleber gelagert, und liegt an einer anderen Stelle (11) lose auf der Kante in einem Blechloch auf.The tube is fixed at one point ( 10 ) on the tip of the metal pin ( 5 ) with elastic hot glue, and at another point ( 11 ) lies loosely on the edge in a sheet metal hole.

Das Winkelblech (12) in dem sich die Blechkante (11) befindet, ist nun so konstruiert, daß man es beliebig, vor und rückwärts, verschieben (13) kann. Damit läßt sich durch Hebelwirkung die Auslenkung an der Austrittsöffnung (14) des Röhrchens noch zusätzlich verstärken. The angle plate ( 12 ) in which the plate edge ( 11 ) is located is now designed so that it can be moved ( 13 ) back and forth as desired. This allows the deflection at the outlet opening ( 14 ) of the tube to be further increased by leverage.

Operation of the invention

Um nun mit dem Vibrationszerstäuber Flüssigkeiten zerstäuben zu können, muß am Lautsprecher ein Sinus-, Rechteck- oder Zick-Zack-Signal anliegen.To now atomize liquids with the vibrating atomizer can, a sine, square or Zigzag signal present.

Das Signal wird mit einem Frequenzgenerator erzeugt und mittels Niederfrequenzverstärker in Leistung für den Lautsprecher (1) umgewandelt.The signal is generated with a frequency generator and converted into power for the loudspeaker ( 1 ) by means of a low-frequency amplifier.

Frequenzgenerator und Niederfrequenzverstärker werden hier nicht abgebildet.Frequency generator and low frequency amplifier are here not illustrated.

Liegt nun an der Spule (17) des Lautsprecher (1) eine ausreichende Leistung an, dann wird die Lautsprechermembran (2) in Bewegung versetzt, sie vibriert.If there is sufficient power on the coil ( 17 ) of the loudspeaker ( 1 ), the loudspeaker membrane ( 2 ) is set in motion and vibrates.

Die Vibrationen der Lautsprechermembran (2) werden über die Übertragungseinheit (3, 4, 5,) auf die Zerstäubungseinheit (8, 10, 11, 12, 13, 14) übertragen.The vibrations of the loudspeaker membrane ( 2 ) are transmitted to the atomizing unit ( 8 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 ) via the transmission unit ( 3 , 4 , 5 ,).

Das Röhrchen der Zerstäubungseinheit bewegt sich nun mit den Hüben der Lautsprechermembran auf und ab. Mit dem Hebelmechanismus der Zerstäubungseinheit wird zwar die Bewegung der Austrittsöffnung (14) um 180° phasenverschoben, aber dafür verstärkt.The atomizer unit tube now moves up and down with the strokes of the speaker membrane. With the lever mechanism of the atomization unit, the movement of the outlet opening ( 14 ) is shifted in phase by 180 °, but is instead reinforced.

Die Phasenverschiebung spielt hier, wo es nur auf die Amplitude der Bewegung der Austrittsöffnung ankommt, keine Rolle.The phase shift plays here where it only depends on the amplitude the movement of the outlet opening is irrelevant.

Durch die schnelle Bewegung der Austrittsöffnung (14) wird der relativ dicke Flüssigkeitsstrahl (16) in viele dünne Strahlen unterteilt. Die, bei der Zerstäubung erwünschte, Tröpfchenbildung kommt dadurch schon wesentlich früher zustande.The rapid movement of the outlet opening ( 14 ) divides the relatively thick liquid jet ( 16 ) into many thin jets. The droplet formation desired during atomization occurs much earlier.

Weitere nichtabgebildete Ausführungen der Erfindung können sein:
Eine Version bei der nur die Spule die Vibrationen erzeugt so daß die platzeinnehmende Lautsprechermembran (2) und die Pappkartonscheibe (3) wegfallen.Further non-illustrated embodiments of the invention can be:
A version in which only the coil generates the vibrations so that the speaker membrane ( 2 ) and the cardboard cardboard disc ( 3 ) which take up space are eliminated.

Eine weitere Version können zwei, von vorne betrachtet um 90° versetzte Vibrationsherde darstellen, die zusammen auf das Röhrchen (8) einwirken. Hier ist dann eine noch größere Zerstäubung zu erwarten.Another version can be two vibration sources, viewed from the front offset by 90 °, which act together on the tube ( 8 ). An even greater atomization can then be expected here.

Claims

1. A device for atomizing liquids, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to the loudspeaker ( 1 ).

2. Device according to claim 1, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to the coil ( 17 ).

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to two speakers.

4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to two coils.

5. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) is arranged horizontally above the loudspeaker membrane.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker diaphragm ( 2 ) or the coil ( 17 ) are operated electrically.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the loudspeaker or the coil ( 17 ) is operated with a frequency generator and a low-frequency amplifier.

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) rests on a sheet edge ( 11 ).

9. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) via a cardboard box ( 3 ) and a metal pin ( 5 ) is connected to the loudspeaker membrane ( 2 ).

10. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to the coil with a metal pin.

11. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the tube ( 8 ) is connected to two metal pins with two speakers or coils.