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GEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft eine Zerstäubereinheit für die Vernebelung von Schmiermitteln umfassend eine Schmiermitteleintrittsöffnung zur Verbindung mit einer Schmiermittelzuleitung, ein einen Innenraum umschließendes Düsenrohr, welches Düsenrohr sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei das Düsenrohr eine Drucklufteintrittsöffnung zur Verbindung des Innenraums mit einer Druckluftzuleitung aufweist, und eine endseitig am Düsenrohr angeordnete Düse, welche Düse eine Düsenöffnung umfasst.
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STAND DER TECHNIK
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Wie allgemein bekannt, ist unter dem Begriff Zerstäuben das Vernebeln eines flüssigen Stoffes in feine Tröpfchen in einem Gas, üblicherweise in Luft, zu verstehen. Das Zerstäuben von flüssigen Stoffen wird in unterschiedlichen Bereichen, wie beispielsweise im Bereich der Vergaser, der Luftbefeuchter oder der Lackiertechnik eingesetzt.
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Auch bei der Herstellung und bei der Weiterverarbeitung von Seilen, insbesondere bei der Herstellung und Weiterverarbeitung von Aluminium-Seilen, vorzugsweise für elektrische Kabel, spielt das Zerstäuben von flüssigen Stoffen eine wichtige Rolle.
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Bei der Seilherstellung, der sogenannten Verseilung, werden mehrere, zumeist verdrillte Stränge zu einem Seil geschlagen. Um Beschädigungen der Oberflächen der einzelnen Stränge während des Herstellungsprozesses zu verhindern, müssen die entsprechenden Oberflächen möglichst vollständig mit Schmiermittel benetzt sein.
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Ebenso ist die Qualität der weiteren Verarbeitung der Seile stark abhängig von der aufgebrachten Schmiermittelmenge. Beispielsweise wird die Verbindung zwischen einem Kabelschuh und einem Seil vorzugsweise durch Ultraschallschweißen hergestellt. Um die bestmögliche Schweißverbindung zu erhalten, muss die Oberfläche des Seils sowie des Kabelschuhs möglichst frei von Schmiermittel sein. D.h. für die Weiterverarbeitung der Seile ist es essentiell, dass die Schmiermittelmenge auf der Oberfläche der Seile möglichst gering ist.
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Zusammenfassend kann also gesagt werden, dass die Oberfläche der Stränge für eine optimale Seilherstellung und Weiterverarbeitung einen möglichst gleichmäßig aufgetragenen Schmiermittelfilm, dessen Dicke so gering wie möglich ist, aufweisen muss.
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Aus dem Stand der Technik bekannte Zerstäubereinheiten, beispielsweise Einstoff- und Zweistoffzerstäubereinheiten, ermöglichen zwar, eine definierte Schmiermittelmenge auf die Oberfläche der Stränge aufzubringen, jedoch wird das Schmiermittel aufgrund einer punktuellen Zerstäubung nicht gleichmäßig verteilt. D.h. auf den Oberflächen der Stränge existieren Stellen, auf welchen wenig bis gar kein Schmiermittel vorhanden ist, während an anderen Stellen die Schmiermittelmenge höher als eigentlich notwendig ist. Diese ungleichmäßige Benetzung mit Schmiermittel kann einerseits bei der Herstellung des Seils zu Beschädigungen führen und andererseits die Weiterverarbeitung des Seils negativ beeinflussen.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Zerstäubereinheit zur Verfügung zu stellen, die die Nachteile des Stands der Technik überwindet und die Zerstäubung des Schmiermittels verbessert, sodass eine kontinuierliche sowie gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels auf einem zu benetzenden Gegenstand, beispielsweise auf einem zu benetzenden Seil, erreicht wird.
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DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Die eingangs gestellte Aufgabe wird bei einer Zerstäubereinheit für die Vernebelung von Schmiermitteln umfassend eine Schmiermitteleintrittsöffnung zur Verbindung mit einer Schmiermittelzuleitung, ein einen Innenraum umschließendes Düsenrohr, welches Düsenrohr sich entlang einer Längsachse erstreckt, wobei das Düsenrohr eine Drucklufteintrittsöffnung zur Verbindung des Innenraums mit einer Druckluftzuleitung aufweist, und eine endseitig am Düsenrohr angeordnete Düse, welche Düse eine Düsenöffnung umfasst, erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Zerstäubereinheit eine Kapillare zum Transport des Schmiermittels umfasst, wobei die Kapillare mit der Schmiermitteleintrittsöffnung verbunden ist und durch den Innenraum verläuft, und dass die Düse eine Zerstäubungskammer umfasst, wobei der Innenraum zur Weiterleitung der Druckluft fluidisch mit der Zerstäubungskammer verbunden ist und die Kapillare in die Zerstäubungskammer mündet, um in einem Betriebszustand das aus der Kapillare austretende Schmiermittel in der Zerstäubungskammer mittels der aus dem Innenraum strömenden Druckluft derart zu zerstäuben, dass ein Druckluftstrom mit zerstäubtem Schmiermittel aus der Düsenöffnung austritt.
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Unter Betriebszustand wird in diesem Zusammenhang somit verstanden, dass die erfindungsgemäße Zerstäubereinheit an die Schmiermittelzuleitung und an die Druckluftzuleitung angeschlossen ist. D.h. im Betriebszustand wird die erfindungsgemäße Zerstäubereinheit vom Schmiermittel und von der Druckluft durchströmt, wobei das Schmiermittel in der Zerstäubungskammer durch die Druckluft zerstäubt wird und das zerstäubte Schmiermittel anschließend durch die Düsenöffnung ausgetragen wird.
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Die erfindungsgemäße Zerstäubereinheit umfasst zusammenfassend die Schmiermitteleintrittsöffnung, das Düsenrohr und eine endseitig am Düsenrohr angeordnete Düse, die die Düsenöffnung und die Zerstäubungskammer aufweist. Das Düsenrohr begrenzt den, vorzugsweise zylindrischen, Innenraum und weist die Drucklufteintrittsöffnung auf. Vorzugsweise weist das Düsenrohr bezogen auf die Längsachse eine kreisringförmige Querschnittsfläche auf.
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Als Längsachse wir im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit jene Achse des Düsenrohrs verstanden, die normal auf einen Querschnitt des Düsenrohres an einer beliebigen Stelle steht und im Wesentlichen der Richtung der größten Ausdehnung des Düsenrohrs, nämlich der Längserstreckung, entspricht. Vorzugsweise handelt es sich bei der Längsachse um die Symmetrie- bzw. Mittelachse des Düsenrohrs. Es versteht sich jedoch von selbst, dass auch ein, zumindest abschnittsweise, bogenförmig verlaufendes Düsenrohr eine entsprechend verlaufende Längsachse aufweist.
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Es wäre vorstellbar, dass die Düse ein Außengewinde aufweist, wobei die Düse mit dem Düsenrohr mit Hilfe eines im Innenraum angeordneten korrespondierenden Innengewindes verschraubt ist. Um Dichtheit zu gewährleisten kann ein Dichtelement, beispielsweise ein O-Ring, zum Einsatz kommen, wobei das Dichtelement z.B. zwischen einer Oberfläche der Düse und einer Innenwand des Innenraums angeordnet ist.
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Die Drucklufteintrittsöffnung mündet in den Innenraum ein - d.h. die Drucklufteintrittsöffnung dient zur fluidischen Verbindung des Innenraums mit der Druckluftzuleitung, wobei die Druckluft im Betriebszustand von der Druckluftzuleitung durch den Innenraum in die Zerstäubungskammer strömt. Der Innenraum weist vorteilhafter Weise in jenem endseitigen Bereich des Düsenrohrs, in welchem die Düse angeordnet ist, einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt der Zerstäubungskammer entspricht. D.h. in diesem Bereich ist der Querschnitt des Innenraums im Wesentlichen gleich wie der Querschnitt der Zerstäubungskammer, sodass Innenraum und Zerstäubungskammer ineinander übergehen. Dies gewährleistet einen geringen Strömungswiderstand - d.h. die Druckluft kann im Betriebszustand optimal vom Innenraum in die Zerstäubungskammer strömen.
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Weiters umfasst die erfindungsgemäße Zerstäubereinheit die durch den Innenraum verlaufende Kapillare, die mit der Schmiermitteleintrittsöffnung verbunden ist. Im Sinne der Erfindung umfasst die Kapillare einen langgestreckten Hohlraum mit einem im Verhältnis zur Länge sehr kleinen Innendurchmesser sowie einen den Hohlraum umgebenden Mantel, welcher Mantel den langgestreckten Hohlraum vom Innenraum räumlich abgrenzt. Im Betriebszustand der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit wird das Schmiermittel durch die Kapillare von der Schmiermitteleintrittsöffnung in die Zerstäubungskammer transportiert.
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Aus dem oben Gesagten folgt, dass die Druckluft durch den Innenraum strömt, während das Schmiermittel durch die durch den Innenraum verlaufende Kapillare transportiert wird. D.h. im Düsenrohr sind das Schmiermittel und die Druckluft räumlich von einander getrennt und kommen nicht miteinander in Berührung bzw. es erfolgt keine Vermischung. Erst in der Zerstäubungskammer treffen Schmiermittel und Druckluft aufeinander.
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In der Zerstäubungskammer zerstäubt im Betriebszustand dann die aus dem Innenraum strömende Druckluft das aus der Kapillare austretende Schmiermittel, wobei der Druckluftstrom außen an der Kapillare vorbei strömt und so eine feine Verteilung der Flüssigkeitstropfen ermöglicht. Bedingt durch den kleinen Innendurchmesser der Kapillare im Vergleich zur Zerstäubungskammer wird im Betriebszustand pro Zeiteinheit lediglich eine geringe Menge an Schmiermittel in die Zerstäubungskammer transportiert. Dies hat den Vorteil, dass das Schmiermittel mit einem im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Zerstäubereinheiten geringeren Druck zerstäubt werden kann. Außerdem kann das Schmiermittel - aufgrund der geringen Mengen - gleichmäßig, d.h. nicht pulsierend, mit beispielsweise einer Pumpe, in die Zerstäubungskammer gefördert werden.
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Der Druckluftstrom mit dem zerstäubten Schmiermittel tritt anschließend aus der Zerstäubungskammer durch die Düsenöffnung aus, wobei mittels des Druckluftstroms das zerstäubte Schmiermittel auf einen zu benetzenden Gegenstand aufgebracht werden kann, um einen Schmiermittelfilm auf dem entsprechenden Gegenstand auszubilden. Gleichzeitig kann durch die entsprechende Wahl der Geometrie der Düsenöffnung die Richtung des austretenden im Druckluftstrom vernebelten bzw. zerstäubten Schmiermittels beeinflusst werden.
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Aus den obigen Erläuterungen folgt, dass mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit im Betriebszustand ein mit einem Schmiermittel zu benetzender Gegenstand, beispielsweise ein Seil, gleichmäßig und kontinuierlich mit Schmiermittel benetzt werden kann.
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Weiters ist bei der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit vorteilhaft, dass die im Betriebszustand aus der Düsenöffnung austretende Schmiermittelmenge sehr gering ist, weshalb der mit Schmiermittel zu benetzende Gegenstand im Betriebszustand lediglich mit einem dünnen Schmiermittelfilm benetzt wird
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Es wäre entsprechend vorstellbar, dass die Zerstäubereinheit ausgelegt ist, um im Betriebszustand mittels des aus der Düsenöffnung austretenden Druckluftstroms mit dem zerstäubten Schmiermittel einen Meter des Seils mit einer Schmiermittelmenge von zwischen 0,05 ml und 0,09 ml, bevorzugt von zwischen 0,06 ml und 0,08 ml, besonders bevorzugt von 0,065 ml und 0,075 ml, zu benetzen.
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Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit ist im Betriebszustand im Vergleich zu den aus dem Stand der Technik bekannten Zerstäubereinheiten eine geringere Menge an Schmiermittel notwendig, um einen gleichmäßigen und kontinuierlichen Schmiermittelfilm auf einem zu benetzenden Gegenstand herzustellen. Es wäre vorstellbar, dass im Betriebszustand Schmiermittel im Bereich von zwischen 60% und 80%, bevorzugt von zwischen 65% und 75%, einsparbar ist, ohne die gleichmäßige Verteilung des Schmiermittelfilms zu beeinträchtigen.
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In einer Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Kapillare zumindest abschnittsweise, vorzugsweise vollständig, parallel zur Längsachse verläuft. Dies gewährleistet einerseits eine möglichst gleichmäßige Förderung des Schmiermittels im Betriebszustand durch die Kapillare. Außerdem wird dadurch eine einfache und kostengünstige Fertigung der Kapillare ermöglicht. Andererseits ist dadurch auch eine im Betriebszustand weitestgehend gleichmäßige Strömung der Druckluft durch den Innenraum gesichert, indem Zonen an denen sich im Betriebszustand Verwirbelungen ausbilden können verringert bzw. vermieden werden. Da die Druckluft zwischen der Drucklufteintrittsöffnung und der Zerstäubungskammer durch den Innenraum strömt, wird die Strömung der Druckluft von den parallel verlaufenden Abschnitten der Kapillare durch den Innenraum strömungstechnisch möglichst wenig beeinflusst.
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Zur Erzielung eines im Betriebszustand besonders gleichmäßigen Transports des Schmiermittels durch die Kapillare sowie einer besonders gleichmäßigen Strömung der Druckluft durch den Innenraum, ist es vorteilhaft, wenn die Kapillare bezogen auf den Querschnitt des Innenraums mittig angeordnet ist. Aus diesem Grund ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Kapillare koaxial zur Längsachse verläuft.
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Um im Betriebszustand eine besonders gute Förderung des Schmiermittels durch die Kapillare sowie eine besonders gute Strömung der Druckluft durch den Innenraum sicherzustellen, wäre es vorstellbar, dass weder das Düsenrohr noch die Kapillare starke Krümmungen aufweisen. Weiters ermöglicht eine derartige Ausgestaltung, dass die Zerstäubereinheit einfach und kostengünstig herstellbar ist.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Zerstäubereinheit ein Zentrierstück umfasst, welches Zentrierstück im Innenraum angeordnet ist, um die Kapillare derart abzustützen, dass das in die Zerstäubungskammer mündende Ende der Kapillare parallel, vorzugsweise koaxial, zur Längsachse verläuft. D.h. das Zentrierstück ist im Innenraum derart angeordnet, dass es gegen zumindest zwei Bereiche der Innenwand des Düsenrohrs abgestützt ist. Das Zentrierstück stabilisiert die Kapillare im Innenraum - d.h. selbst im Betriebszustand ist die Kapillare trotz der Druckluftströmung lagestabil und schwingt nicht. Das Zentrierstück ist jedenfalls so ausgebildet, dass die fluidische Verbindung zwischen Drucklufteintrittsöffnung und Zerstäubungskammer nicht unterbrochen ist.
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Weiters wird durch das Zentrierstück sichergestellt, dass die Kapillare parallel, vorzugsweise koaxial, zur Längsachse in die Zerstäubungskammer einmündet. Dies ist vorteilhaft, da dadurch das im Betriebszustand aus der Kapillare austretende Schmiermittel besonders gleichmäßig zerstäubt. Das in die Zerstäubungskammer einmündende Ende der Kapillare wird nämlich in dieser erfindungsgemäßen Ausführungsvariante im Betriebszustand von der Druckluft weitestgehend vollumfänglich umströmt, wodurch das aus der Kapillare austretende Schmiermittel weitestgehend vollumfänglich mit der Druckluft in Berührung kommt.
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Um eine optimale Strömung der Druckluft von der Drucklufteintrittsöffnung durch den Innenraum zur Zerstäubungskammer sicherzustellen, kann es vorteilhaft sein, wenn das Zentrierstück Durchgangsöffnungen umfasst. Deshalb ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass das Zentrierstück zumindest zwei Durchgangsöffnungen umfasst, um eine fluidische Verbindung der Druckluftzuleitung mit der Zerstäubungskammer zu ermöglichen.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Durchgangsöffnungen symmetrisch um die Längsachse angeordnet sind. Durch die symmetrische Anordnung kommt es im Betriebszustand zu einer weitestgehend gleichmäßigen Strömung der Druckluft im Innenraum. Selbstverständlich ist nicht ausgeschlossen, dass auch mehr als drei Durchgangsöffnungen, beispielsweise vier, fünf oder mehr Durchgangsöffnungen, symmetrisch um die Längsachse angeordnet sind.
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Es wäre beispielsweise vorstellbar, dass zwei Durchgangsöffnungen bezüglich der Längsachse einander gegenüberliegend angeordnet sind. Ebenso wäre es möglich, dass drei Durchgangsöffnungen achsensymmetrisch zur Längsachse angeordnet sind.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass ein dem düsenseitigen Ende gegenüberliegendes Ende des Düsenrohres durch einen an die Schmiermittelzuleitung anschließbaren Anschlussstopfen verschlossen ist, wobei die Schmiermitteleintrittsöffnung im Anschlussstopfen ausgebildet ist.
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Durch das Vorsehen eines Anschlusstopfens an dem dem düsenseitigen Ende, sprich jenem Ende des Düsenrohres, an welchem die Düse angeordnet ist, gegenüberliegenden Ende des Düsenrohres werden mehrere unterschiedliche Effekte erreicht, die einander vorteilhaft ergänzen. Einerseits ist der Anschlussstopfen ausgebildet, um in einfacher Art und Weise den Anschluss an die Schmiermittelzuleitung zu ermöglichen, sodass im Betriebszustand Schmiermittel über die Schmiermittelzuleitung über die im Anschlussstopfen ausgebildete Schmiermitteleintrittsöffnung in die Kapillare gelangen kann. Andererseits dient der Anschlussstopfen zum Verschluss und zur axialen Begrenzung des Innenraumes, um einen Austritt der Druckluft am der Düse gegenüberliegenden Ende des Düsenrohres sowie eine vorzeitige ungewollte Vermischung von Schmiermittel und Druckluft zu verhindern.
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Eine weitere Ausführungsvariante sieht vor, dass die Kapillare abschnittsweise im Anschlussstopfen geführt ist, wobei vorzugsweise das dem in die Zerstäubungskammer mündenden Ende gegenüberliegende Ende der Kapillare im Anschlussstopfen geführt ist. Dadurch kann einerseits die Kapillare in einfacher Art und Weise fluidisch mit der Schmiermitteleintrittsöffnung verbunden werden, d.h. der Anschlussstopfen sorgt für eine direkte fluidische Verbindung von Schmiermittelzuleitung und Kapillare. Andererseits wird die Kapillare durch die abschnittweise Führung im Anschlusstopfen relativ zum Düsenrohr gelagert und stabilisiert. Insbesondere vorteilhaft ist die Kombination einer Lagerung im Anschlussstopfen mit dem zuvor erwähnten Zentrierstück, um so eine Lagerung der Kapillare an zwei Stellen zu erreichen.
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Diese Anordnung unterstützt im Betriebszustand weiters eine gleichmäßige Förderung des Schmiermittels von der Schmiermittelzuleitung über die Kapillare zur Zerstäubungskammer, da der Anschlussstopfen die Kapillare und die Schmiermittelzuleitung im Hinblick auf die Strömung des Schmiermittels vorteilshaft und auf einfache Art verbindet.
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Es wäre vorstellbar, dass Anschlussstopfen und Düse jeweils koaxial zur Längsachse angeordnet sind. Daraus ergibt sich ein konstruktiv sehr einfacher Aufbau der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit, wodurch diese kostengünstig herstellbar ist.
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Um einen einfachen und sicheren Anschluss der Druckluftzuleitung zu gewährleisten, ist es vorteilhaft, wenn die Drucklufteintrittsöffnung ausreichend beabstandet zur Schmiermitteleintrittsöffnung nicht koaxial zur Längsachse angeordnet ist. Aus diesem Grund ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Drucklufteintrittsöffnung bezüglich der Längsachse radial in den Innenraum einmündet, wobei die Drucklufteintrittsöffnung durch ein am Düsenrohr befestigtes Anschlussstück ausgebildet ist.
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Über das am Düsenrohr befestigte, vorzugsweise verschraubte, Anschlussstück kann die Druckluftzuleitung in einfacher Art und Weise mit der Zerstäubereinheit verbunden werden, wobei die radiale Einmündung der Drucklufteintrittsöffnung bewirkt, dass die Druckluft im Betriebszustand ohne größere Verluste in den Innenraum strömen kann.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass die Düse als Flachstrahldüse ausgeführt ist. Flachstrahldüsen zeichnen sich durch eine gleichmäßige Schmiermittel- und Druckverteilung aus. Besonders vorteilhaft ist, dass durch die Strömungsgeometrie der Flachstrahldüse im Betriebszustand ein kompakter, kontrollierter Schmiermittelstrahl erzeugt wird.
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Zur Erzielung eines dünnen Schmiermittelfilms ist die im Betriebszustand in die Düse geförderte Schmiermittelmenge von entscheidender Bedeutung. D.h. die Kapillare darf einen bestimmten Innendurchmesser nicht überschreiten, um sicherzustellen, dass nicht eine zu große Schmiermittelmenge in die Zerstäubungskammer gefördert wird. Deshalb ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen, dass die Kapillare einen Innendurchmesser von kleiner 1 mm, bevorzugt von kleiner gleich 0,5 mm, und einen Außendurchmesser von größer gleich 1 mm aufweist.
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Für den Zerstäubungsvorgang selbst ist auch das Verhältnis von Innendurchmesser des Innenraums, durch welchen die für die Zerstäubung notwendige Druckluft strömt, zu Innendurchmesser der Kapillare, durch welche das zu zerstäubende Schmiermittel transportiert wird, essentiell. In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist daher vorgesehen, dass das Verhältnis von Innendurchmesser der Kapillare zu Innendurchmesser des Innenraums in einem Bereich von zwischen 1:8 und 1:16 liegt, auch wenn der Innendurchmesser einen Wert aufweist, welcher außerhalb des zuvor definierten bevorzugten Bereichs für die Absolutwerte liegt.
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Wenn der Innendurchmesser der Kapillare beispielsweise 0,5 mm beträgt, so liegt der Wert des Innendurchmessers des Innenraums in einem Bereich von zwischen 4 mm und 8 mm.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist vorgesehen, dass in Druckluftströmungsrichtung gesehen der Innenraum hinter der Drucklufteintrittsöffnung eine Querschnittsverengung aufweist. Durch die Querschnittsverengung wird die Druckluft im Betriebszustand beschleunigt, wodurch die Zerstäubung besonders begünstigt wird.
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Selbstverständlich ist auch das Verhältnis von Innendurchmesser nach der Querschnittsverengung zu Innendurchmesser vor der Querschnittsverengung in Strömungsrichtung der Druckluft gesehen für die Zerstäubung von entscheidender Bedeutung, weshalb in einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung vorgesehen ist, dass das Verhältnis von Innendurchmesser des Innenraums im Bereich der Querschnittsverengung zu Innendurchmesser des Innenraums vor der Querschnittsverengung in einem Bereich von zwischen 1:2 und 1:4 liegt.
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Wenn der Innendurchmesser des Innenraums im Bereich der Querschnittsverengung 4 mm beträgt, so kann der Innendurchmesser des Innenraums vor der Querschnittsverengung in einem Bereich von zwischen 8 mm und 16 mm liegen.
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Die eingangs erwähnte Aufgabe wird auch durch eine Zerstäuberanlage gelöst, wobei die Zerstäuberanlage eine erfindungsgemäße Zerstäubereinheit, eine Schmiermittelzuleitung, welche Schmiermittelzuleitung mit der Schmiermitteleintrittsöffnung verbunden ist, eine Druckluftzuleitung, welche Druckluftzuleitung mit der Drucklufteintrittsöffnung verbunden ist, und eine mit der Schmiermittelzuleitung fluidisch verbundene Pumpe zur Förderung des Schmiermittels umfasst. Mit Hilfe der Zerstäuberanlage wird eine kontinuierliche sowie gleichmäßige Verteilung des Schmiermittels auf einem zu benetzenden Gegenstand erzielt.
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Durch eine erfindungsgemäße Zerstäuberanlage wird erreicht, dass das Schmiermittel - für die Erzielung einer kontinuierlichen sowie gleichmäßigen Verteilung - möglichst pulsationsfrei in die Zerstäubungskammer gefördert wird. Um eine besonders einfache Förderung des Schmiermittels zu ermöglichen, ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Zerstäuberanlage vorgesehen, dass es sich bei der Pumpe um eine Mikrozahnringpumpe handelt, welche Mikrozahnringpumpe mit einer Drehzahl von kleiner gleich 6000 U/min, bevorzugt von kleiner gleich 4000 U/min, betreibbar ist.
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Mikrozahnringpumpen eignen sich hervorragend für den Einsatz im Bereich der Fluidförderungen, da sie die Einstellung eines gut regelbaren Förderstroms bei gleichzeitig einfachem Aufbau und kompakten Maßen erlauben. Außerdem bieten sie ein großes Drehzahlband.
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Um zu verhindern, dass bei einer Abkoppelung der Druckluftzuleitung von der Drucklufteintrittsöffnung die Druckluft aus der Druckluftzuleitung in die Umgebung ausströmt, ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Zerstäuberanlage erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckluftzuleitung ein Rückschlagventil umfasst. Hierbei kann es sich beispielsweise um ein Kugelrückschlagventil oder um ein Klappenrückschlagventil handeln. Vorzugsweise wirkt das Rückschlagventil mit dem Anschlussstück zusammen.
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Um zu gewährleisten, dass das Schmiermittel im Betriebszustand mit geringem Druck zerstäubt wird, ist in einer weiteren Ausführungsvariante der Zerstäuberanlage erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckluftzuleitung zur Einstellung des Drucks ein Regelventil umfasst. Mit Hilfe des Regelventils ist im Betriebszustand vorzugsweise ein Druck derart einstellbar, dass in der Zerstäubungskammer ein Druck von zwischen 0,7 bar und 0,3 bar vorherrscht.
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In einer weiteren Ausführungsvariante der Zerstäuberanlage ist zudem erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Druckluftzuleitung und der Innenraum derart dimensioniert sind, dass in der Zerstäubungskammer im Betriebszustand ein Druck von zwischen 0,7 bar und 0,3 bar, bevorzugt von zwischen 0,6 bar und 0,4 bar, besonders bevorzugt von zwischen 0,55 bar und 0,45 bar, vorherrscht. Dies stellt sicher, dass das Schmiermittel in der Zerstäubungskammer mit einem entsprechenden Druck zerstäubt wird.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnungen sind beispielhaft und sollen den Erfindungsgedanken zwar darlegen, ihn aber keinesfalls einengen oder gar abschließend wiedergeben.
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Dabei zeigt:
- 1 eine axonometrische Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit;
- 2 eine Frontalansicht der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit
- 3 eine Schnittansicht eines Längsschnittprofils der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit gemäß der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A.
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WEGE ZUR AUSFÜHRUNG DER ERFINDUNG
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1 zeigt eine axonometrische Darstellung einer Ausführungsvariante einer erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1, welche ein Düsenrohr 2 und eine endseitig am Düsenrohr 2 angeordnete Düse 9, welche als Flachstrahldüse ausgeführt ist, umfasst. Das Düsenrohr 3 erstreckt sich entlang einer Längsachse 4 und weist eine Schmiermitteleintrittsöffnung 5 zur Verbindung mit einer Schmiermittelzuleitung 6 sowie eine Drucklufteintrittsöffnung 7 zur Verbindung mit einer Druckluftzuleitung 8 auf.
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Das Düsenrohr 2 ist in der erfindungsgemäßen Ausführungsvariante an dem dem düsenseitigen Ende, sprich jenem Ende des Düsenrohrs 2, an welchem die Düse 9 angeordnet ist, gegenüberliegenden Ende durch einen an die Schmiermittelzuleitung 7 anschließbaren Anschlussstopfen 15 verschlossen, wobei die Schmiermitteleintrittsöffnung 6 im Anschlussstopfen 15 ausgebildet ist. Der Anschlussstopfen 15 ermöglicht in einfacher Art und Weise den Anschluss an die Schmiermittelzuleitung 7, wodurch sichergestellt wird, dass im Betriebszustand Schmiermittel über die im Anschlussstopfen 15 ausgebildete Schmiermitteleintrittsöffnung 6 in die Kapillare 11 gelangt. Weiters wird mit Hilfe des Anschlussstopfens 15 der Innenraum 3 verschlossen und axial begrenzt, sodass keine Druckluft am der Düse 9 gegenüberliegenden Ende austritt und keine vorzeitige Vermischung von Schmiermittel und Druckluft stattfindet.
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Das dem in die Zerstäubungskammer 12 mündende Ende gegenüberliegende Ende der Kapillare 11 ist im Anschlussstopfen 15 geführt, wodurch die Kapillare 11 in einfacher Art und Weise mit der Schmiermitteleintrittsöffnung 6 verbunden werden kann. Andererseits wird die Kapillare 11 durch diese Anordnung relativ zum Düsenrohr 2 gelagert und stabilisiert.
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Die Drucklufteintrittsöffnung 7 ist wiederum durch ein Anschlussstück 16 ausgebildet, welches bezüglich der Längsachse 4 radial in den Innenraum 3 einmündet die Druckluftzuleitung 8 fluidisch mit dem Innenraum 3 verbindet.
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2 stellt eine Frontalansicht der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 dar. Aus 2 ist ersichtlich, dass die Düse 9 eine Düsenöffnung 10 aufweist, durch welche Düsenöffnung 10 in einem Betriebszustand der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 das zerstäubte Schmiermittel ausgetragen wird.
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Zur Veranschaulichung des Inneren der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 zeigt 3 eine Schnittansicht eines Längsschnittprofils der Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 gemäß der in 2 eingezeichneten Schnittlinie A-A. Aus 3 ist ersichtlich, dass das Düsenrohr 2 einen zylindrischen Innenraum 3 umschließt, wobei durch den Innenraum 3 eine Kapillare 11 zum Transport des Schmiermittels verläuft. Die Querschnittsfläche des Düsenrohres 2 normal auf die Längsachse 4 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel kreisringförmig ausgebildet.
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Weiters ist aus 3 erkennbar, dass die Düse 9 eine Zerstäubungskammer 12 umfasst, welche Zerstäubungskammer 12 derart ausgelegt ist, dass im Betriebszustand Schmiermittel mittels Druckluft zerstäubt wird.
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Die Kapillare 11 verläuft koaxial zur Längsachse 4 und verbindet den Anschlussstopfen 5 mit der Zerstäubungskammer 12, wobei ein Ende 11a der Kapillare 11 in die Zerstäubungskammer 11 mündet und ein dem in die Zerstäubungskammer 11 mündenden Ende 11a gegenüberliegendes Ende 11b im Anschlussstopfen 15 geführt ist. Die Kapillare 11 ist mit Hilfe des Anschlussstopfens 15 fluidisch mit der in 3 lediglich angedeuteten Schmiermittelzuleitung 6 verbunden. Im Betriebszustand wird das Schmiermittel durch die Kapillare 11 in die Zerstäubungskammer 12 transportiert.
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Die Kapillare 11 wird mit Hilfe eines Zentrierstücks 13 derart abgestützt, dass das in die Zerstäubungskammer 12 mündende Ende 11a der Kapillare 11 selbst im Betriebszustand trotz der Druckluftströmung lagestabil ist, nicht schwingt und koaxial zur Längsachse 4 in die Zerstäubungskammer 12 einmündet. Das Zentrierstück 13 ist im Innenraum 3 derart angeordnet, dass es gegen eine Innenwand 17 des Düsenrohrs 2 abgestützt ist. Um eine fluidische Verbindung der Druckluftzuleitung 8 mit der Zerstäubungskammer 12 zu ermöglichen, weist das Zentrierstück 13 sechs symmetrisch um die Längsachse 4 angeordnete Durchgangsöffnungen 14 auf, wobei in der Schnittdarstellung zwei zu sehen sind.
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Wie bereits oben erwähnt, mündet die Drucklufteintrittsöffnung 7 bezüglich der Längsachse 4 radial in den Innenraum 3 ein. Mit Hilfe des Anschlussstücks 16 ist die in 3 nur angedeutete Druckluftzuleitung 8 fluidisch mit dem Innenraum 3 verbunden. D.h. im Betriebszustand strömt die Druckluft von der Druckluftzuleitung 8 kommend über das Anschlussstück 16 und die Drucklufteintrittsöffnung 7 in den Innenraum 3. Der Innenraum 3 ist wiederum fluidisch mit der Zerstäubungskammer 12 verbunden, weshalb die Druckluft im Betriebszustand vom Innenraum 3 kommend in die Zerstäubungskammer 12 strömt.
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Der Innenraum 3 weist in jenem endseitigen Bereich des Düsenrohrs 2, in welchem die Düse 9 angeordnet ist, einen Querschnitt auf, der dem Querschnitt der Zerstäubungskammer 12 entspricht. D.h. im Bereich der fluidischen Verbindung von Innenraum 3 und Zerstäubungskammer 12 ist der Querschnitt des Innenraums 3 im Wesentlichen gleich wie der Querschnitt der Zerstäubungskammer 12. Dies gewährleistet einen geringen Strömungswiderstand - d.h. die Druckluft kann im Betriebszustand optimal vom Innenraum 3 in die Zerstäubungskammer 12 strömen.
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In Druckluftströmungsrichtung gesehen weist der Innenraum 3 hinter der Drucklufteintrittsöffnung 7 eine Querschnittsverengung 18 auf, durch welche die Druckluft im Betriebszustand beschleunigt wird.
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In dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 10 besitzt die Kapillare 11 einen Innendurchmesser D1 von 0,5 mm und einen Außendurchmesser D2 von 1 mm. Der Innenraum wiederum weist vor der Querschnittsverengung 18 in Druckluftströmungsrichtung gesehen einen Innendurchmesser D3 von 8 mm und nach der Querschnittsverengung 18 in Druckluftströmungsrichtung gesehen einen Innendurchmesser D4 von 4 mm. D.h. das Verhältnis von Innendurchmesser D1 der Kapillare 11 zu Innendurchmesser D3 des Innenraums 3 vor der Querschnittsverengung 18 in Druckluftströmungsrichtung gesehen beträgt 1:16, während das Verhältnis von Innendurchmesser D3 des Innenraums 3 vor der Querschnittsverengung 18 in Druckluftströmungsrichtung gesehen zu Innendurchmesser D4 des Innenraums 3 nach der Querschnittsverengung 18 in Druckluftströmungsrichtung gesehen 1:2 beträgt.
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In der Zerstäubungskammer 12 findet im Betriebszustand die Zerstäubung des Schmiermittels statt. Das aus der Kapillare 11 austretende Schmiermittel wird durch den in die Zerstäubungskammer 12 eintretenden Druckluftstrom, der aus dem die Kapillare 11 umgebenden Innenraum 3 stammt, vollumfänglich zerstäubt und aus der Zerstäubungskammer 12 mittels der Düsenöffnung 10 ausgetragen. Die Düsenöffnung 10 kann auf einen zu benetzenden Gegenstand gerichtet sein, sodass das im austretenden Druckluftstrom zerstäubte Schmiermittel auf den zu benetzenden Gegenstand auftrifft, um einen Schmiermittelfilm auf dem entsprechenden Gegenstand auszubilden.
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Sowohl die Druckluftzuleitung 8 als auch der Innenraum 3 sind derart dimensioniert, dass in der Zerstäubungskammer 12 im Betriebszustand ein Druck von zwischen 0,55 bar und 0,45 bar vorherrscht.
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Weiters wäre es vorstellbar, dass die Schmiermittelzuleitung 6 fluidisch mit einer Pumpe (nicht dargestellt), vorzugsweise mit einer Mikrozahnringpumpe, zur Förderung des Schmiermittels verbunden ist.
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Die Druckluftzuleitung 8 wiederum könnte ein Rückschlagventil (nicht dargestellt) sowie ein Regelventil (nicht dargestellt) zur Einstellung des Drucks aufweisen.
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Mit Hilfe dieser Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 kann im Betriebszustand ein mit einem Schmiermittel zu benetzender Gegenstand, beispielsweise ein Seil, gleichmäßig und kontinuierlich mit Schmiermittel benetzt werden. Weiters ist bei der Ausführungsvariante erfindungsgemäßen Zerstäubereinheit 1 vorteilhaft, dass die im Betriebszustand aus der Düsenöffnung 10 austretende Schmiermittelmenge aufgrund des Innendurchmessers D1 Kapillare 11 sehr gering ist, weshalb der mit Schmiermittel zu benetzende Gegenstand im Betriebszustand lediglich mit einem dünnen Schmiermittelfilm benetzt wird.
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Bezugszeichenliste
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| 1 |
Zerstäubereinheit |
| 2 |
Düsenrohr |
| 3 |
Innenraum |
| 4 |
Längsachse |
| 5 |
Drucklufteintrittsöffnung |
| 6 |
Schmiermitteleintrittsöffnung |
| 7 |
Schmiermittelzuleitung |
| 8 |
Druckluftzuleitung |
| 9 |
Düse |
| 10 |
Düsenöffnung |
| 11 |
Kapillare |
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11a |
in die Zerstäubungskammer 12 mündendes Ende |
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11b |
dem in die Zerstäubungskammer 12 mündenden Ende gegenüberliegendes Ende |
| 12 |
Zerstäubungskammer |
| 13 |
Zentrierstück |
| 14 |
Durchgangsöffnung |
| 15 |
Anschlussstopfen |
| 16 |
Anschlussstück |
| 17 |
Innenwand |
| 18 |
Querschnittsverengung |
| D1 |
Innendurchmesser der Kapillare 11 |
| D2 |
Außendurchmesser der Kapillare 11 |
| D3 |
Innendurchmesser des Innenraums 3 |
| D4 |
Innendurchmesser des eine Querschnittsverengung 18 aufweisenden Innenraums 3 |
