DE2165609A1 - OPERATION OF A VIBRATION SYSTEM FOR LIQUID ATOMIZATION - Google Patents

OPERATION OF A VIBRATION SYSTEM FOR LIQUID ATOMIZATION

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Description

Betrieb eines Schwingsystems zur Flüssigkeitszerstäubung Zusatz zu Patent . ... ... (P 20 32 433.8-51) Die Erfindung bezieht sich auf den Betrieb eines mit elektrischer Wechselspannung zu erregenden piezoelektrischen Schwingsystems nach dem Hauptpatent (-anmeldung) P 20 32 453.8 vom 30.6.1970.Operation of an oscillating system for liquid atomization addition to Patent. ... ... (P 20 32 433.8-51) The invention relates to the operation of a Piezoelectric oscillating system to be excited with electrical alternating voltage according to the main patent (application) P 20 32 453.8 of June 30, 1970.

In dem Hauptpatent ist ein Schwingsystem mit einem zu Biegeschwingungen anzuregenden Koppelschwinger aus einer Platte mit daran befestigtem piezoelektrischen Wandler und mit einer zu Biegeschwingungen anzuregenden weiteren Platte, die durch einen mechanischen Kopplungssteg mit geringerem Querschnitt mit dem Koppelschwinger mechanisch gekoppelt ist, beschrieben, wobei der Koppelschwinger und die weitere Platte bezüglich ihrer Biegeresonanz aufeinander abgestimmt sind.In the main patent is a vibration system with a flexural vibration coupling oscillator to be excited from a plate with attached piezoelectric Converter and with another plate to be excited to flexural vibrations, which through a mechanical coupling bar with a smaller cross-section with the coupling oscillator is mechanically coupled, described, the coupling oscillator and the further Plate are matched to one another in terms of their flexural resonance.

In weiteren Patentanmeldungen P 21 29 664.0-und P 21 29 718.7 vom 15.6.1971 sind Anordnungen und Verfahren zur Anregung eines wie oben angegebenen Schwingsystems näher beschrieben.In other patent applications P 21 29 664.0 and P 21 29 718.7 from 6/15/1971 are arrangements and procedures for the stimulation of one as specified above Schwingsystem described in more detail.

In der Patentanmeldung P 21 29 665.1. vom 15.6.1971 ist eine Vorrichtung zum Betrieb des obengenannten Schwingsystems als Flüssigkeitszerstäuber beschrieben. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde-, für ein wie in den obengenannten Patentanmeldungen beschriebenes Schwingsystem eine Betriebsweise anzugeben, mit der die Tröpfchengröße der zu zerstäubenden Flüssigkeit steuerbar gewählt werden kann.In the patent application P 21 29 665.1. from June 15, 1971 is a device for the operation of the above-mentioned oscillating system as a liquid atomizer. The present invention is based on the object for one as in the above Patent applications described vibration system to indicate a mode of operation with which the droplet size of the liquid to be atomized can be selected to be controllable can.

Diese Aufgabe wird bei einem wie eingangs angegebenen Schwingsystem erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Frequenz der an das Schwingsystem anzulegenden anregenden Wechselspannung von der Reihenresonanzfrequenz des mit Flüssigkeit nicht belasteten Schwingsystems abweichend groß gewählt wird. Vorzugsweise wird die Frequenz der anzuregenden Wechselspannung kleiner als diese Reihenresoananzfrequenz gewählt.This task is performed with an oscillating system as mentioned at the beginning solved according to the invention in that the frequency to be applied to the oscillating system exciting alternating voltage of the series resonance frequency of the with Liquid not loaded vibration system is chosen differently large. Preferably the frequency of the alternating voltage to be excited becomes smaller than this series resonance frequency chosen.

Der Erfindung-lag die folgende Beobachtung zugrunde: Beim Betrieb eines wie oben angegebenen Schwingsystems mit angelegter elektrischer Wechselspannung wurde festgestellt, daß sich mit zunehmend kleinerer Frequenz der anregenden Wechselspannung, bezogen auf die Reihenresonanzfrequenz des nicht belasteten Schwingsystems, bei einer Zerstäubung von Flüssigkeit eine zunehmend kleinere Tröpfchengröße erreichen läßt. Ge-Ringe Tröpfchengröße ist insbesondere für die Zerstäubung von Wasser zum Zwecke der Luftbefeuchtung von großem Interesse.The invention was based on the following observation: During operation an oscillating system as specified above with applied electrical alternating voltage it was found that the lower the frequency of the exciting alternating voltage, based on the series resonance frequency of the unloaded oscillating system an atomization of liquid achieve an increasingly smaller droplet size leaves. Ge rings droplet size is particularly useful for atomizing water Humidification purposes are of great interest.

Die Reihenresonanzfrequenz ist die mechanische Schwingungsfrequenz des Schwingsystems bei elektrisch kurz geschlossenem Wandler. Vorzugsweise liegt sie im Bereich von 100 kHz.The series resonance frequency is the mechanical oscillation frequency of the oscillation system with an electrically short-circuited converter. Preferably lies they are in the range of 100 kHz.

Für die erfindungsgemäß zu wählende Abweichung der Anregungsfrequenz von der genannten Reihenresonanzfrequenz erwies sich eine Verringerung bis zu 10 % und insbesondere zwischen 5 und 10 % als besonders vorteilhaft für die Erzeugung eines besonders feinen Flüssigkeitsnebels.For the deviation of the excitation frequency to be selected according to the invention a reduction of up to 10 was found from the series resonance frequency mentioned % and in particular between 5 and 10% as particularly advantageous for the production a particularly fine liquid mist.

Die Figur 1 zeigt ein Schwingsystem nach dem Hauptpatent mit einem Koppelschwinger bestehend aus dem piezoelekttischen Wandler 1, vorzugsweise aus piezoelektrischer Keramik, und der Platte 2. Die weitere Platte 4 ist über einen Kopplungssteg 3 mit geringerem Querschnitt mit dem Koppelschwinger mechanisch verbunden. Zum Anschluß der elektrischen Wechselspannung ist auf dem Wandler 1 eine Elektrode 21 angeordnet. Mit 11 sind Zuleitungen zur Zuführung der anregenden elektrischen Wechselspannung bezeichnet. Als zweite Elektrode dient hier -die Platte 2 bzw. der Kegelstumpf 5.Figure 1 shows an oscillating system according to the main patent with a Coupling oscillator consisting of the piezoelectric transducer 1, preferably from piezoelectric ceramic, and the plate 2. The other plate 4 is a Coupling web 3 with a smaller cross-section mechanically connected to the coupling oscillator. To connect the electrical alternating voltage, there is an electrode on the converter 1 21 arranged. With 11 supply lines for supplying the stimulating electrical Called alternating voltage. The plate 2 or the plate 2 serves as the second electrode Truncated cone 5.

Das in Figur 2 gezeigte Schwingsystem entspricht einer besonders bevorzugten Abwandlung nach dem Hauptpatent. Bei dieser Abwandlung ist der Kopplngssteg 3 mit der Platte 2 zu einem kegelstumpfförmigen Körper 5 zusammengefaßt. Im Zusammenhang mit der Figur 1 beschriebene Bezeichnungen stim--men mit denen in der Figur 2 überein. Mit 31 ist eine Quelle zur Erzeugung der zur Anregung dienenden elektrischen Wechselspannung bezeichnet. Erfindungsgemäß ist die Frequenz der von der Quelle 31 zu erzeugenden Wechsel Spannung einstellbar veränderlich. Mit 32 ist eine Rohrleitung bezeichnet, durch~ die hindurch mittels einer Pumpe 33 aus einem flüssigkeitsbehälter 54 Flüssigkeit 35 der Oberfläche 41 der weiteren Platte 4 zugeführt wird. Bei angeregter Schwingu g des Schwingsystems wird die der Oberfläche 41 zugeführte Flüssigkeit 135 zerstäubt, und zwar zu einer Tröpfchengröße, die erfindungsgemäß der Frequenzabweichung der anregenden Wechselannung entspricht. Die Form der weiteren Platte 4 ist kreisrund oder kann auch elliptisch sein 2 Riguren 6 PatentansprücheThe oscillating system shown in FIG. 2 corresponds to a particularly preferred one Modification according to the main patent. In this modification, the coupling web 3 is with the plate 2 combined to form a frustoconical body 5. In connection The designations described with FIG. 1 correspond to those in FIG. 2. At 31 is a source for generating the electrical alternating voltage used for excitation designated. According to the invention, the frequency is that to be generated by the source 31 Change voltage adjustable changeable. A pipeline is denoted by 32, through the liquid by means of a pump 33 from a liquid container 54 35 of the surface 41 of the further plate 4 is fed. With excited Schwingu g of the oscillating system, the liquid 135 supplied to the surface 41 is atomized, to a droplet size that, according to the invention, corresponds to the frequency deviation of the corresponds to exciting alternating voltage. The shape of the further plate 4 is circular or can also be elliptical

Claims (6)

Patentansprüche Verfahren zum Betrieb eines mit einer elektrischen Wechselspannung zu erregenden piezoelektrischen Schwingsystems mit einem zu Biegeschwingungen anzuregenden Koppelschwinger aus einer Platte mit daran befestigtem Wandler sowie mit einer zu Biegeschwingungen anzuregenden weiteren Platte, die durch einen mechanischen Kopplungssteg mit geringerem Querschnitt mit dem Koppelschwinger mechanisch gekoppelt ist, wobei ggf. die Platte des Koppelschwingers und der Kopplungssteg miteinander zusammengefaßt als Kegelstumpf ausgebildet sind, und wobei der Koppelschwinger und die weitere Platte bezüglich ihrer Biegeresonanz aufeinander abgestimmt sind, nach Hauptpatent (-anmeldung) P 20 32 433.8, dadurch g e -k e n n z e i c h n e t , daß die Frequenz der an den Wandler des Schwingsystems anzulegenden anregenden Wechselspannung von der Reihenresonanzfrequenz des mit Flüssigkeit nicht belasteten Schwingsystems abweichend groß gewählt wird, Claims method for operating a with an electrical AC voltage to be excited piezoelectric oscillation system with a to flexural vibrations to be excited coupling oscillator from a plate with attached transducer and with another plate to be excited to flexural vibrations, which is controlled by a mechanical Coupling web with a smaller cross-section mechanically coupled to the coupling oscillator is, where appropriate, the plate of the coupling oscillator and the coupling web with each other are summarized as a truncated cone, and wherein the coupling oscillator and the other plate are matched to one another with regard to their flexural resonance Main patent (application) P 20 32 433.8, which means that the frequency of the exciting alternating voltage to be applied to the transducer of the oscillating system on the series resonance frequency of the vibrating system not loaded with liquid a different size is chosen, 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß die Frequenz der anzuregenden Wechselspannung kleiner als der Wert der obengenannten Reihenresonanzfrequenz gewählt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t that the frequency of the alternating voltage to be excited is less than the value of the above-mentioned series resonance frequency is chosen. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t £ daß die Frequenz der anregenden Wechselspannung bis zu 10 % kleiner als die genannte Reihenresonanzfrequenz gewählt wird.3. The method according to claim 2, characterized in that g e k e n n z e i c h n e t £ that the frequency of the exciting alternating voltage is up to 10% lower than the above Series resonance frequency is chosen. 4* Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Frequenz der anzulegenden Wechsel-Spannung zwischen 5 und 10 % kleiner als der Wert der obengenannten Reihenresonanzfrequenz gewählt wird.4 * Method according to claim 2 or 3, characterized in that g e k e n n -z e i c h n e t that the frequency of the alternating voltage to be applied is between 5 and 10% is selected to be smaller than the value of the above-mentioned series resonance frequency. 5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n nz e i c h -n e t , daß ein Schwingsystem mit einer Reihenresonanzfrequenz im Bereich von 100 kHz gewählt ist.5. Device for performing the method according to one of the claims 1 to 4, in that a vibrating system with a series resonance frequency is selected in the range of 100 kHz. 6. Vorrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t , daß eine Quelle (31) zur Erzeugung einer einstellbar veränderlichen Wechselspannung zur Anregung des Schwingsystems (1, 5, 4 bzw. 1, 2, 3, 4), sowie eine Vorrichtung (32, 33, 34) zur Zuführung der zu zerstäubenden Flüssigkeit (135) vorgesehen sind.6. Device for performing a method according to one of the claims 1 to 4, characterized in that a source (31) for generation an adjustable variable alternating voltage to excite the oscillation system (1, 5, 4 or 1, 2, 3, 4), as well as a device (32, 33, 34) for feeding the to be atomized liquid (135) are provided. L e e r s e i t eL e r s e i t e
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