DE19806254A1 - Nebelgeneratorkopf - Google Patents
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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.
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