DE19806254A1 - Nebelgeneratorkopf - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Nebelgeneratorkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Derartige bekannte Nebelgeneratorköpfe finden z. B. in Gerä­ ten Verwendung, mit denen der Feuchtigkeitsgehalt von Raumluft erhöht wird, oder auch in industriellen Anlagen, in denen z. B. auf der Oberfläche eines Werkstückes ein Ölfilm bzw. eine Schicht benachbarter Öltröpfchen aufge­ bracht wird.

Den bekannten Nebelgeneratoren ist gemeinsam, daß es schwierig ist, Nebel auch aus höherviskosen Flüssigkei­ ten herzustellen, denn der auf den von der Flüssigkeits­ düse abgegebenen Flüssigkeitsstrom treffende Gasstrahl kann dann den Flüssigkeitsstrahl nicht mehr in einzelne Tröpfchen unterteilen, da die Kohäsion im Flüssigkeits­ strahl zu stark ist. Auch kann man bei den bekannten Nebelgeneratoren die erzeugte Nebelmenge nicht zu sehr kleinen Werten einstellen, da die Zerstäubung der Flüssig­ keit durch einen Gasstrahl einen bestimmten Mindestdurch­ satz an Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdüse und an Gas durch die Gasdüse voraussetzt.

Durch die vorliegende Erfindung soll daher ein Nebelge­ neratorkopf gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 so weitergebildet werden, daß auch kleine Mengen einer höherviskosen Flüssigkeit zuverlässig zerstäubt werden.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß gelöst durch einen Nebelgeneratorkopf mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.

Bei dem erfindungsgemäßen Nebelgeneratorkopf wird durch den der Flüssigkeitsdüse zugeordneten Ventilkörper die zugeführte Flüssigkeit in kleine Pakete zwangsweise unterteilt. Diese kleinen Flüssigkeitsvolumina, die jeweils bei einem Öffnen des Ventilkörpers abgegeben werden, werden dann durch den Gasstrom weiter zerrissen, so daß man insgesamt einen feinen Nebel erhält.

Eine gute Vorzerteilung der Flüssigkeit bei der Flüssig­ keitsdüse erhält man, wenn man den mit der Flüssigkeits­ düse zusammenarbeitenden Ventilkörper mit der im Anspruch 2 angegebenen Frequenz betreibt.

Der im Anspruch 3 angegebene Druckwert für die zu zer­ stäubende Flüssigkeit und der im Anspruch 4 angegebene Druckwert für das Gas sind ebenfalls im Hinblick auf eine feine zuverlässige Vernebelung der Flüssigkeit von Vorteil.

Die im Anspruch 5 angegebene Geometrie hat den Vorteil, daß zum einen die von der Flüssigkeitsdüse abgegebenen Flüssigkeitströpfchen den Gasstrahl erreichen und durch diesen hindurchlaufen, zum anderen, daß durch den Gasstrahl ein gewisses Bündeln und räumliches Zusammenhalten des Nebels erfolgt, und ferner daß die Nebelerzeugung insgesamt symmetrisch und gleichförmig erfolgt.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 6 wird erreicht, daß der der Flüssigkeitsdüse zugeordnete Ventilkörper zugleich als Deflektor wirkt, welcher die von der Flüssigkeitsdüse abgegebenen Flüssigkeitströpfchen in Umfangsrichtung verteilt.

Bei einem Nebelgeneratorkopf gemäß Anspruch 7 kann sich der von der Flüssigkeitsdüse abgegebene Tröpfchenstrom etwas aufweiten, bevor die Feinzerstäubung durch den Gasstrom erfolgt. Damit hat man bessere Angriffsflächen für den Gasstrom.

Gemäß Anspruch 8 wird die Mischung aus Tröpfchen und Gas zum Einlaufen in die nur kleinen Durchmesser aufweisende Gasdüse gesammelt.

Verwendet man zur Realisierung der Flüssigkeitsdüse und des Ventilkörpers eine Einspritzdüseneinheit, wie sie im Anspruch 9 angegeben ist, so kann man die günstigen Kosten, die Standfestigkeit und die Zuverlässigkeit von Einspritzdüsen für Brennkraftmotoren für die Vernebe­ lung einer Flüssigkeit nutzbar machen.

Die Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 10 ist sowohl im Hinblick auf kompakten Aufbau des Nebelkopf­ generators als auch im Hinblick auf die Gleichförmigkeit des erzeugten Nebels von Vorteil.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 11 wird ein Formen und/oder Zusammenhalten des vom Nebel­ kopfgenerator erzeugten Nebelstromes erhalten.

Gemäß Anspruch 12 kann man die Querschnittsform des Nebelstromes auf einfache Weise vergrößern oder verklei­ nern.

Dies läßt sich gemäß Anspruch 13 mit mechanisch besonders einfachen Mitteln realisieren.

Mit der Weiterbildung der Erfindung gemäß Anspruch 14 wird erreicht, daß der Querschnitt des Nebelstromes durch eine Steuerung gemäß den jeweiligen Erfordernissen eingestellt werden kann.

Nachstehend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine auseinandergezogene schematische Ansicht einer Anlage zum Erzeugen dünner Ölschichten auf Blechen, die einer Presse zugeführt werden sollen;

Fig. 2 einen transversalen Querschnitt durch die Beölungskammer der in Fig. 1 gezeigten Anlage;

Fig. 3 einen axialen Schnitt durch einen Nebelgene­ ratorkopf, wie er in der Anlage nach Fig. 1 verwendet wird;

Fig. 4 einen transversalen Schnitt durch den in Fig. 3 gezeigten Nebelgeneratorkopf längs der dortigen Schnittlinie IV-IV;

Fig. 5 eine Aufsicht auf die untenliegende Stirn­ fläche des Nebelgeneratorkopfs nach Fig. 3 und

Fig. 6 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 4, in welcher jedoch ein Nebelgeneratorkopf mit steuerba­ rem Nebelstromquerschnitt wiedergegeben ist.

In Fig. 1 ist mit 10 der Rahmen einer insgesamt mit 12 bezeichneten Beölungsstation bezeichnet.

Ein Gehäuse 14 ist von einer insgesamt mit 18 bezeichne­ ten Beölungseinrichtung heruntergezogen wiedergegeben. Es umfaßt ein oberes Gehäuseteil 16a sowie ein unteres Gehäuseteil 16b, die zusammen einen Einlaßschlitz 20 und einen Auslaßschlitz 22 begrenzen, durch welche zu beölende Bleche (nicht dargestellt) hindurchtreten kön­ nen.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, ist die Beölungsstation 12 im wesentlichen symmetrisch zur Förderebene der Bleche. Wo erforderlich, werden funktionell äquivalente Komponenten, die sich über bzw. unter der Förderebene befinden durch Suffixe a bzw. b unterschieden.

Zum Zuführen und Wegtragen der zu beölenden Bleche dienen ein in der Zeichnung nicht dargestellter Beschickungs­ förderer sowie ein in der Zeichnung nur schematisch dargestellter Abführförderer 24. Letzterer ist der besse­ ren Übersichtlichkeit halber ebenso wie das Gehäuse 14 von der eigentlichen Beölungseinrichtung 18 abgerückt dargestellt.

Die Beölungseinrichtung 18 umfaßt zur Förderrichtung der Bleche transversale Profile 26, 28. Von den Profilen 26 ist eines (26a) über, das andere (26b) unter der Förderbahn der Bleche angeordnet ist. Über ein stumpf­ winkliges Halteblech 30 ist jeweils einen Satz oberer Nebelgeneratorköpfe 34a bzw. unterer Nebelgeneratorköpfe 34b in zur Blech-Förderichtung transversaler Richtung gleichförmig verteilt an dem Profil 26a bzw. 26b angebracht.

Stützrollen 38 tragen die zu beölenden Bleche im Inneren des Gehäuses 14.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, sind die Achsen der von den Nebelgeneratorköpfen 34a, 34b erzeugten Nebelströme 40a, 40b aus der Vertikalen heraus um etwa 15° in Förder­ richtung der Bleche herausgekippt. In den beiden Gehäuse­ teilen 16a, 16b sind jeweils Leitbleche 44 bzw. 46 ange­ ordnet, die von den Gehäusewänden beabstandet sind und am unteren Ende jeweils einen schräg nach oben und innen verlaufenden Endabschnitt 48 bzw. 50 aufweisen. Zwischen den Leitblechen 44, 46 und den vertikalen Wänden der Gehäuseteile 16a, 16b verbleibt jeweils ein Spalt 52, 54, der über Leitungen 56, 58 mit einem Saugkanal 60 in Verbindung steht, auf den ein in der Zeichnung nicht wiedergegebenes Sauggebläse arbeitet.

Die vertikalen Wände der Gehäuseteile 16a, 16b haben am unteren Ende jeweils Endabschnitte 62, 64, die paar­ weise jeweils einen Einlauftrichter bzw. Auslauftrichter für die zu beölenden Bleche bilden.

Wie aus den Fig. 3 bis 5 ersichtlich, haben die Nebel­ generatorköpfe 34 jeweils ein Gehäuse 66, in welchem eine mittige mehrfach gestufte Bohrung 68 vorgesehen ist. In die gestufte Bohrung 68 ist eine Einspritzeinheit 70 eingesetzt, wie sie für die Kraftstoffeinspritzung bei Dieselmotoren Verwendung findet. Die Einspritzeinheit 70 hat ein Gehäuse 72, welches auf seiner Außenseite mehrfach abgestuft ist und in seiner unteren Stirnfläche eine Flüssigkeitsdüse 74 aufweist. Die Flüssigkeitsdüse 74 gibt zugleich auslaßseitig einen kegelstumpfförmigen Ventilsitz 76 vor, der mit einem Ventilkörper 78 zusam­ menarbeitet, der von einem Ventilschaft 80 getragen ist.

Der Ventilschaft 80 erstreckt sich in der Zeichnung nach oben durch das Gehäuse 72 hindurch und ist am oberen Ende mit dem Anker eines Elektromagneten 82 verbunden, der von einer Steuereinheit 84 her erregt wird. Diese erhält von einer übergeordneten Steuerung 86 Signale, welche die Frequenz, mit welcher der Elektromagnet 82 angesteuert wird, das Tastverhältnis zwischen Offen- und Schließzeit des Ventilkörpers 78 und gegebenenfalls die Amplitude des auf den Elektromagneten 82 gegebenen Speisestromes (und damit den Öffnungsweg des Ventilkör­ pers 78) vorgeben.

Durch die Abstufung der Bohrung 68 und die Abstufung der Außenfläche des Gehäuses 72 ist im unteren Abschnitt des Gehäuses 76 ein Ringraum 88 vorgegeben. Dieser steht über einem Einlaß 90 mit einer Druckluftleitung 92 in Verbindung. Diese enthält einen Druckregler 94.

Eine Luftdüsenscheibe 96 ist mittels eines Gewinderinges 98 gegen die untere Stirnfläche des Gehäuses 66 dicht auf­ geschraubt. Die Luftdüsenscheibe 96 hat in ihrer obenlie­ genden Begrenzungsfläche eine kegelstumpfförmige Vertiefung 100, welche das untere Ende des Gehäuses 72 unter Spiel umgibt und als Trichter zu einer ebenfalls kegelstumpf­ förmigen Düsenöffnung 102 führt, welche in die untenlie­ gende freie Stirnfläche der Luftdüsenscheibe 96 ausmündet.

Vom Einlaß 90 zweigt, wie aus Fig. 4 ersichtlich, ein Seitenkanal 104 ab, in welchem ein nicht mit Bezugszei­ chen versehener kegelstumpfförmiger Ventilsitz ausgebil­ det ist, der mit einem eine kegelförmige Spitze aufwei­ senden Nadelventilkörper 106 zusammenarbeitet, der in einem Gewinde des Gehäuses 66 läuft und an einem gerän­ delten Endabschnitt 108 betätigt werden kann. Von dem hinter dem im Seitenkanal 104 ausgebildeten Ventilsitz liegenden Abschnitt des Seitenkanales 104 geht ein axia­ ler Steuerluftkanal 110 aus, der zu einem weiteren Ringraum 112 führt, der zwischen der Unterseite des Gehäuses 66, der Oberseite der Luftdüsenscheibe 96 und der Innenfläche des Gewinderinges 98 liegt.

Über durch Stopfen 116, 118 verschlossene Bohrungen 120, 122 des Gehäuses 66 wird ein weiterer vertikaler Steuerluftkanal 124 beaufschlagt, der in den Ringraum 112 der Einmündungsstelle des Steuerluftkanales 110 diametral gegenüberliegend einmündet.

In die freie Stirnfläche der Luftdüse 96 münden vom Ringraum 112 ausgehende Steuerdüsenkanäle 126, 128 aus, die ein Fortsetzung der Steuerluftkanäle 110, 124 dar­ stellen, wie aus Fig. 5 ersichtlich.

Ein Flüssigkeitsspeisekanal 130 der Einspritzeinheit 70 ist mit einer Verteilerleitung 132 verbunden, in welcher über einen Druckregler 134 die zu zerstäubende Flüssigkeit (Öl) unter einem Druck von 2 bis 8 bar, vorzugsweise etwa 4 bis 5 bar, ansteht. Der durch den Druckregler 94 in der Druckluftleitung 92 eingestellte Druck beträgt etwa 2 bis 4 bar.

Die jeweils im konkreten Fall verwendeten Druckwerte richten sich nach der Art, insbesondere der Viskosität der jeweils zu zerstäubenden Flüssigkeit und der Größe der gewünschten Tröpfchen sowie der gewünschten Geschwindig­ keit für den Nebelstrom.

Im Betrieb wird von der Steuereinheit 84 der Elektromag­ net 82 mit der jeweils eingestellten Frequenz und dem jeweils eingestellten Tastverhältnis erregt. Mit jeder Erregung des Elektromagneten wird ein vorgegebenes klei­ nes Flüssigkeitsvolumen durch die Flüssigkeitsdüse 74 abgegeben, wobei es zugleich eine Vorzerstäubung erfährt.

Beim Verlassen der Flüssigkeitsdüse kommen diese Flüssig­ keitströpfchen in innigen Kontakt mit dem das untere Ende der Einspritzeinheit 70 umströmenden hülsenförmigen Luftstrahl und werden in diesem weiter aufgerissen. Am Ausgang der Düsenöffnung 102 erhält man einen feinen Flüssigkeitsnebel.

Dessen Außenkontur entspricht dann, wenn der Nadelventil­ körper 106 in der Schließstellung steht, einem Kegel. Durch Öffnen des Nadelventilkörpers 106 kann man den Nebelkegel von zwei einander gegenüberliegenden Seiten her plattdrücken, so daß der transversale Nebelquerschnitt eine rechteckähnliche Form erhält.

Bei dem abgewandelten Beispiel nach Fig. 6 ist der Nadelventilkörper 106 in axialer Richtung im Gehäuse 66 verschiebbar gelagert und fest mit dem Anker eines Elektromagneten 136 verbunden. Über den Speisestrom des Elektromagneten 130 läßt sich so von der Steuer­ ung 86 her die Querschnittsform des Nebelstromes auf ein­ fache Weise steuern.

Claims (14)

1. Nebelgeneratorkopf zum Erzeugen eines Nebels aus in einem Gasstrom verteilten Flüssigkeitströpfchen, mit einem Gehäuse (66, 96), in welchem ein Flüssigkeits­ speisekanal (130) und ein Gasspeisekanal (90) ausgebildet sind, und mit einer mit dem Flüssigkeitsspeisekanal (130) und dem Gasspeisekanal (60) in Verbindung stehenden Vernebe­ lungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verne­ belungseinrichtung eine mit dem unter Druck stehenden Flüssigkeitsspeisekanal (130) verbundene Flüssigkeitsdüse (74) aufweist; daß der Flüssigkeitsstrom durch die Flüs­ sigkeitsdüse (74) durch ein intermittierend betätigbares Ventil (76, 78) steuerbar ist, daß das Gehäuse (66, 96) eine Gasdüse (102) trägt, die mit dem Gasspeisekanal (90) in Verbindung steht, und daß sich die Richtcharak­ teristiken von Flüssigkeitsdüse (74) und Gasdüse (102) überlappen.

2. Düseneinheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (78) mit einer Frequenz von etwa 10 bis etwa 100 Hz arbeitet, vorzugsweise etwa 60 Hz.

3. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck im Flüssigkeits­ speisekanal (130) zwischen 2 und 8 bar, vorzugsweise zwischen etwa 4 und 5 bar beträgt.

4. Nebelgeneratorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck in der Gas­ speiseleitung (92) zwischen etwa 2 und 4 bar beträgt.

5. Nebelkopfgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (102) die Flüssigkeitsdüse (74) in radialer Richtung umschließt.

6. Nebelgeneratorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ventilkörper (78) axial außerhalb der Flüssigkeitsdüse (74) angeordnet ist.

7. Nebelgeneratorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasdüse (102) in Strömungsrichtung gesehen stromab der Flüssigkeitsdüse (74) angeordnet ist.

8. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Gasdüse (102) einlaßseitig einen Sammeltrichter (100) aufweist.

9. Nebelgeneratorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeitsdüse (74) und der Ventilkörper (76) durch eine Kraftstoff-Ein­ spritzdüseneinheit für eine Brennkraftmaschine gebildet ist.

10. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die eine zylindrische Außenfläche aufweisende Kraftstoff-Einspritzdüseneinheit (70) in eine zylindrische Rohrung (68) eines Gehäusehauptteiles (66) eingebaut ist, wobei sie in einem einer freien Austrittsöffnung der Bohrung (68) benachbarten Abschnitt von der Bohrungsinnenfläche radial nach innen beabstandet ist, so daß ein mit dem Gaseinlaß (90) in Verbindung stehender Ringraum (88) erhalten wird.

11. Nebelgeneratorkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine freie Stirn­ fläche des Gehäuses (66, 96), in welcher die Gasdüse (102) ausmündet, mindestens zwei in Umfangsrichtung gleichförmig verteilte Steuergasdüsen (126, 128) aufweist.

12. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (106) zum Einstellen des Steuergasstromes.

13. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Einrichtung zum Einstellen des Steuergasstromes ein Nadelventil (106) umfaßt.

14. Nebelgeneratorkopf nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (106) zum Ein­ stellen des Steuergasstromes durch einen Servomotor (130) betätigbar ist.