DE2239950B2 - Handgerät zur Flüssigkeitszerstäubung - Google Patents
Handgerät zur FlüssigkeitszerstäubungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Zerstäubung einer Flüssigkeit, wie es im Oberbegriff des PatentanSpruchs
1 angegeben ist.
In der Praxis sind Aerosol-Sprühdosen mit einem unter temperaturabhängigen Eigendruck stehenden
Treibmittel weit verbreitet. Derartige Sprühdosen sind aber sowohl in der Handhabung als auch in der
Aufbewahrung nicht ganz ungefährlich. Einerseits kann durch unsachgemäße Behandlung, insbesondere durch
Überhitzung, eine Explosion einer solchen Sprühdose mit der damit verbundenen Gefährdung von Personen
erfolgen. Andererseits hat auch bereits ein Undichtwerden eines wie bei Sprühdosen verwendeten Sprühventils
schon zu Raumluftverunreinigungen oder zu Verschmutzungen und Beschädigungen von Gegenständen,
beispielsweise von Schränken oder Autos, in denen Sprühdosen aufbewahrt wurden, geführt Zur Flüssigkeitszerstäubung
sind auch bereits Geräte in der Art von Sprüh- oder Spritzpistolen bekanntgeworden, ζ. Β.
zum Absprühen von Blumen mit Wasser. Bei solchen Geräten wird in erster Linie eine größere Menge
Flüssigkeit zusammen mit mitgerissener Luft verteilt. Besonders feine Verteilungen und homogene Gemische
lassen sich mit solchen Geräten kaum erreichen. Außerdem muß die Pumpe derartiger Geräte von Hand
betätigt werden. Eine derartige Handbetätigung erfreut sich aber, wie die Umsatzzahlen für Sprühdosen zeigen,
keiner besonderen Beliebtheit beim Publikum.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Ultraschall-Zerstäubungsgeräten bekannt, von denen
jedoch keines geeignet ist, eine Aerosol-Sprühdose in
JO Funktion und Handhabung zu ersetzen. Zum Beispiel ist aus der dem Oberbegriff des Patentanspruches 1
zugrunde gelegten deutschen Offenlegungsschrift 21 36 456 ein Flüssigkeitszerstäuber bekannt, bei dem
eine piezoelektrische Schwingungsquelle ein Flüssig-
J5 keitsbad in Bewegung versetzt, das wiederum Schwingungsbewegung
auf eine Membran überträgt. Auf diese Membran zugeführte Flüssigkeit soll aufgrund dieser
übertragenen Membranschwingung zerstäubt werden. Mit Hilfe eines durch das Gerät hindurch geblasenen
Luftstrcmes wird die zerstäubte Flüssigkeit weitertransportiert.
Dieses bekannte Gerät ist z. B. schon bereits aufgrund des zur Schwingungsübertragung vorgesehenen Flüssigkeitsbades
stark lageabhängig, so daß es sich für ein
4r> eine Sprühdose ersetzendes Handgerät nicht eignet.
Auch dürfte die Umsetzung zugeführter elektrischer Leistung in zerstäubte Flüssigkeit einen relativ begrenzten
Wirkungsgrad haben, so daß Zufuhr großer elektrischer Energie erforderlich ist. Dieses bekannte
Gerät enthält darüber hinaus auch keine Einrichtungen zur Bereitstellung der für die elektrische Anregung des
Wandlers des Schwingsystems angepaßten Energie.
Allgemein als Schwingsystem ist aus der deutschen Offenlegungsschrift 20 32 433 ein Aufbau bekanntgewesen,
bei dem eine zu Biegeschwingungen anzuregende Arbeitsplatte vorhanden ist, die bezüglich ihrer
Schwingungsresonanzfrequenz auf einen zu Biegeschwingungen anzuregenden Wandler angepaßt ist. Mit
dieser bekannten Konstruktion lassen sich ganz allgemein große Schwingungsamplituden unter Aufwand
von vergleichsweise nur geringer elektrischer Energie erreichen. Dieses Schwingsystem läßt sich auch
zur Flüssigkeitszerstäubung verwenden, und zwar zur Erzeugung sehr feiner Tröpfchen mit relativ homogener
μ Verteilung der Tröpfchengröße.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein für die praktische Handhabung geeignetes Gerät zur
Flüssigkeitszerstäubung anzugeben, das sich für einen
Ersatz der bekannten Sprühdose eignet.
Insbesondere soll dieses Gerät netzunabhängig zu handhaben sein.
Diese Aufgabe wird mit einem wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegebenen Gerät zur Zerstäubung
einer Flüssigkeit erfindungsgemäß gelöst, wie dies im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegeben ist.
Weitere Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung gehen aus den Unteransprüche hervor.
Ein wie erfindungsgemäßes Handgerät zur Flüssig- ι ο keitszerstäubung enthält alle notwendigen Funktionsteile,
mit denen es in Handhabung und Funktion mit einer Aerosol-Sprühdose zu vergleichen ist. Mit Hilfe
des verwendeten, ganz speziellen Schwingsystems lassen sich Tröpfchen feinster Größe mit nur geringer r>
Größenverteilung herstellen. Aufgrund des großen Wirkungsgrades dieses speziellen Schwingsystems ist
der elektrische Energiebedarf relativ gering, so daß er mit Hilfe einer elektronischen Schaltung verarbeitet
werden kann, die räumlich so klein aufzubauen ist, daß sie als Bestandteil in das I landgerät eingebaut werden
kann. Wegen dieses geringen Leistungsbedarfes kann das Handgerät sogar mit Batterien begrenzter Kapazität
betrieben werden, die gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung im Handgerät selbst
Aufnahme finden können.
Ein wie erfindungsgemäßes Handgerät eigenet sich vorzugsweise für die Zerstäubung kosmetischer Flüssigkeiten,
z. B. von Parfüm oder Rasierwasser. Gerade bei derartigen Flüssigkeiten ist die Beimischung von so
Druckmittel, wie sie bei Sprühdosen verwendet werden, besonders unerwünscht.
Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der anhand der Figuren gegebenen Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels hervor.
Fig. 1 zeigt ein wie erfindungsgemäßes Handgerät. Aus dieser Figur geht insbesondere der integrierte
Aufbau des Gerätes hervor.
F i g. 2 u. 3 zeigen spezielle Ausgestaltungen für Einzelheiten des Flüssigkeitsbehälters, die insbesondere ■«)
zur Verbesserung der Lageunabhängigkeit dienen.
Füir die äußere Formgebung des Ausführungsbeispiels ist von einer bekannten Gestaltung für einen Haartrockner
ausgegangen worden. Insbesondere ist eine Formgebung ähnlich einer Pistole mit entsprechend i>
abgewinkeltem Handgriff besonders zweckmäßig. In diesem Handgriff kann in sehr günstiger Weise der
Vorratsbehälter für die Flüssigkeit angeordnet werden.
Fi g. 1 zeigt ein Prinzipbild eines erfindungsgemäßen
Handgerätes in einer bereits erwähnten Pistolenform. v> Mit 11 ist das äußere Gehäuse bezeichnet. Innerhalb
dieses Gehäuses befindet sich ein motorgetriebenes Gebläse 2 in an sich bekannter Konstruktion. Mit 3 ist
das erfindungsgemäß vorgesehene, im Luftstrom 102 des Gebläses 2 angeordnete piezoelektrische Schwing- r>
> system bezeichnet. Einzelheiten dieses piezoelektrischen Schwingsystems 3 sind aus der DT-OS 20 32 431 an sich
bekannt. Es besteht im wesentlichen aus einer zu einem Kegelstumpf entarteten Biegeschwingerplatte, an der
ein piezoelektrischer Wandler, in der Art einer Scheibe bo
aus Piezokeramik, befestigt ist. An dem dünneren Ende des Kegelstumpfes befindet sich die Arbeitsplatte 7, auf
deren Oberfläche eine Flüssigkeit durch Ultraschallschwingungen des Systems zu einem Nebel feinster
Tröpfchen zerstäubt werden kann. Die Flüssigkeit wird fe"> aus einem Vorratsbehälter 10 mittels eines Fördermechanismus
U über eine Zuführungsleitung 12 durch die Aussoritzdüse 14 auf die Oberfläche der Platte 7
aufgespritzt. Der in der Figur schematisch dargestellte Federmechanismus 11 ist so dimensioniert, daß nur ?ine
derart große Flüssigkeitsmenge auf die Platte 7 befördert wird, die durch die Schwingung der Platte 7
laufend zerstäubt werden kann. Zum Wegblasen des FICssigkeitsnebels ist die Arbeitsplatte 7 vorteilhafterweise
in einem kleinen Winkel, von beispielsweise 15°, gegenüber dem Luftstrom 102 abgeneigt angeordnet.
Durch diesen Luftstrom wird bereits weitestgehend eine größere Ansammlung von Flüssigkeit auf der Oberfläche
der Arbeitsplatte 7 verhindert.
Vorteilhafterweise ist die Spitze der Ausspritzdüse 14
gemäß einer beonderen Ausgestaltung der Erfindung der Oberfläche der Arbeitsplatte gegenüber sehr naher,
z. B. in einem Abstand von 0,1 mm angeordnet. Dadurch wird eine sonst mögliche Tropfenbildung und ein
Ablenken des aus der Windung austretenden Flüssigkeitsstrahles vermieden. Ein derart geringer Abstand
hat noch einen weiteren Vorteil, nämlich daß ein Verkalken des zerstäubten Systems unterbunden wird.
Evtl. sich an der Mündung ansetzender Kalk wird durch die Ultraschallbewegung der Wassertröpfchen stets
wieder zerschlagen wegtransportiert.
Insbesondere kann die Spitze der Anspritzdüse 14 so nahe der Oberfläche der Platte 7 angeordnet sein, daß
diese die Oberfläche sogar leicht berührt. Auch in diesem Falle können sich keine einzelnen Tropfen an
der Austrittsöffnung der Düse bilden, da die Flüssigkeit gleich auf die Arbeitsplatte übergeleitet wird. Die
Austrittsöffnung der Düse wird vorteilhafterweise so angeordnet, daß sie der Platte in einem Bereich eines
ihrer Schwingungsknoten gegenübersteht. Ein solcher Ort liegt etwas außerhalb des Zentrums der Platte.
Damit wird eine jegliche nennenswerte Dämpfung der Schwingung der Platte ausgeschlossen, die infolge einer
tatsächlichen Berührung zwischen Platte und Ausspritzdüse andernfalls eintreten könnte. Auch bei dieser
Konstruktion wird eine mögliche Kalkablagerung an und in der Düse 14 durch die Ultraschallbewegung stets
wieder von selbst entfernt, und zwar spätestens wenn die Kalkablagerung die Arbeitsplatte berühren sollten.
Die Halterung des Schwingsystems 3 und die Halterung 15 der Ausspritzdüse 14 sind so ausgeführt,
daß Vibrationen des Gehäuses 1 auf diese Teile nicht übertragen werden können. Auf diese Weise wird
sichergestellt, daß der Abstand zwischen Düse und Arbeitsplatte konstant bleibt, d. h. durch Schwingungen
des Gehäuses nicht verändert wird.
Zur elektrischen Anregung des Schwingsystems 3 bzw. des Wandlers 5 ist eine elektronische Schaltung
121 vorgesehen, die sich in einem Gehäuse 21 befindet. Vorteilhafterweise ist dieses Gehäuse zwecks Kühlung
der Schaltung in dem Luftstrom des Gebläses 2 angeordnet. Für eine besonders intensive Kühlung kann
der Transistor 122 der Leistungsendstufe dieser Schaltung auch außerhalb des Gehäuses 21 unmittelbar
in diesem Luftstrom angeordnet sein. Vorzugsweise ist das Schwingsystem 3 in der Wandung des Gehäuses 21
eingefügt. Das Schwingsystem 3 hat einen Flansch 103, der mit dem Körper 4 im Bereich eines Schwingungsknotens fest verbunden ist. Durch diesen Flansch ist das
Gehäuse 21 dicht abgeschlossen, so daß die Schaltung und der elektrische Anschluß des Wandlers 5 gegen die
Flüssigkeit geschützt sind.
Die elektronische Schaltung wird über die Zuleitungen 23 vorzugsweise mit Netzstrom betrieben. Das
Handgerät kann aber auch für Batteriebetrieb ausgelegt sein, wozu in dem Gehäuse 1 noch zusätzlich ein Raum
zur Aufnahme von Trockenbatterien 123 vorgesehen ist.
Zum Antrieb des Gebläses 2, z. B. eines Radialgebläses, ist ein in der Figur nicht dargestellter an sich
bekannter Elektromotor vorgesehen. Soweit als Fördermechanismus eine mechanische Pumpe verwendet
ist, ist diese vorteilhafterweise mechanisch mit dem Gebläse gekoppelt. Diese Konstruktion hat den Vorteil,
daß die Flüssigkeitsmenge mit der Intensität des Luftstromes gekoppelt ist. Von Bedeutung ist dies
insbesondere für die Anfangsphase des Betriebes des Handgerätes, in der das Gebläse noch nicht volle
Leistung erreicht hat. Anstelle einer mechanisch betriebenen Kreiselpumpe kann auch eine elektromagnetische
Kolben- oder Membranpumpe verwendet werden.
Eine besondere Art eines Fördermechanismus ist diejenige, bei der unter Staudruck des Gebläses
stehende Luft in den Vorratsbehälter hereingedrückt wird. Diese Luft verdrängt die Flüssigkeit aus dem
Behälter durch die Leitung 12 auf die Arbeitsplatte 7. Auch bei dieser Ausgestaltung ist automatisch erreicht,
daß die Fördermenge der Flüssigkeit von der durch das Gebläse geförderten Luftmenge abhängt.
Um das erfindungsgemäße Handgerät möglichst vielseitig verwendbar zu machen, ist gemäß einer
besonderen Ausgestaltung vorgesehen, daß der Vorratsbehälter gegen eine anderen gleichen Vorratsbehälter
austauschbar ist. Es können eine größere Anzahl von Vorratsbehältern vorgesehen sein, die mit jeweils
verschiedenen Flüssigkeiten beispielsweise Parfüm, Rasierwasser, Desodorant, Rachenspray, einerseits aber
auch mit Insektenvertilgungsmittel, dünnflüssiger Möbelpolitur oder mit einem Mittel zur Luftverbesserung
in Räumen gefüllt sein können.
Für die Auswechselbarkeit des Magazins ist der oben beschriebene Fördermechanismus mit Stauluft besonders
geeignet. Im Falle mechanischer Förderpumpen müssen diese in die Flüssigkeit eintauchen, während
beim Stauluftprinzip eine bloße Ankopplung der Stauluft-Zuleitung und der Leitung 12 zur Ausspritzdüse
genügt. F i g. 2 zeigt im Schema eine derartige Metallausgestaltung. Der auswechselbare Vorratsbehälter
ist wieder mit 10 bezeichnet. Zur Zuführung der Stauluft ist ein trichterförmiges Gebilde 31 mit einem
anschließenden Rohr 32 vorgesehen. Dieses Rohr 32 wird mittels eines Steckverschlusses an den Behälter 10
angeschlossen. Mit einem entsprechenden Steckverschluß ist die Leitung 12 angeschlossen. Am Vorratsbehälter
sind Kugelventile 33 und 34 vorgesehen, die den Behälter verschließen, sobald dieser aus dem Handgeräi
herausgenommen wird. Durch Stift 35 bzw. 36, die im Rohr 32 bzw. in der Leitung 12 angeordnet sind, werder
Kugelventile 33 und 34 offengehalten, sobald det Vorratsbehälter sich in der für in vorgesehener
Aufnahme in dem Handgerät befindet.
Fig.3 zeigt schematisch in welcher Weise das
Handgerät lageunabhängig gemacht werden kann. Ir dem Behälter 10 ist anschließend an die Leitung 12 eir
Schlauch 41 vorgesehen, an dessen unteren Ende sicr ein Gewicht 42 befindet, daß das Schlauchende stets ir
Richtung auf den tiefsten Punkt des Behälters K ausrichtet. Auf diese Weise kann auch eine nur nocl
geringe Menge 43 einer Flüssigkeit im Behälter K entnommen werden.
Das piezoelektrische Schwingsystem 3 arbeite vorzugsweise mit einer Frequenz von etwa 100 kHz
Hierfür hat es eine Arbeitsplatte mit einer Dicke vor lmm und einem Durchmesser mit 10 mm. Dei
Kegelstumpf 4 hat an seiner engsten Stelle einer Durchmesser von etwa 5,5 mm und sein größter
Durchmesser beträgt etwa 17 mm. Die Höhe des Kegelstumpfes ist etwa 17 mm und die Dicke dei
Scheibe des elektromechanischen Wandlers 5 betrag etwa 1 mm. Diese Maßangaben stellen eine vorteilhaftf
Bemessung dar, die auch einen ungefähren Eindruck vor dun Größenabmessungen vermitteln sollen. Insbesondere
bei der Wahl anderer Anregungsfrequenzen könnet andere Abmessungen geeigneter sein.
Durch die Kopplung von Gebläse und Fördermecha nismus kann das erzeugte Luft-Flüssigkeits-Nebelge
misch mittels eines dem Gerät vorgeschalteten Thyri storreglers oder Ptentiometers fein dosiert werden mi
steigender Geschwindigkeit des transportierender Luftstroms nimmt auch die pro Zeiteinheit auf der
Zerstäuberteile aufgebrachte Flüssigkeitsmenge zu.
Durch die spezielle Ausspritzung der Flüssigkeit au die Arbeitsplatte und durch ein abgeschlossenes Systen
von Vorratsbehälter, Fördermechanismus und Zufüh rungsleitung ist das Gerät im Gegensatz zu herkömmli
chen Spraydosen lageunabhängig.
Durch den Luftstrom des Gebläses kann der Nebe aus feinsten Flüssigkeitströpfchen gezielt meterwei
transportiert werden.
Das erfindungsgemäße Handgerät ist insbesondere auch für gewerbliche Zwecke, z. B. für Friseurbetrieb«
geeignet. Dieses Handgerät kann dafür gleichzeitig aucl als Haartrockner ausgebildet sein.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
- Patentansprüche:!.Gerät zur Zerstäubung einer Flüssigkeit,die aus einem Vorratsbehälter durch ein Leitungssystem mit einem Fördermechanismus hindurch der Arbeitsplatte eines mit piezoelektrischer Antriebsplatte arbeitenden Schwingsystems zugeführt wird, wobei bei dem Gerät die zerstäubte Flüssigkeit durch einen an der Arbeitsplatte des Schwingsystems entlanggeführten Gasstromes abtransportiert wird, g e kennzeichnet dadurch, daß das Schwingsystem (3) mit einer von der Anregungsplatte (5) über einen Kegelstumpf als Kopplungssteg (4) zu Biegeschwingungen anzuregenden Arbeitsplatte (7), deren Durchmesser so gewählt ist, daß ihre Biegeresonanzfrequenz mit der Biegeresonanzfrequenz von Anregungsplatte (5) und Kopplungssteg (4) übereinstimmt; eine elektronische Schaltung (121) für den Betrieb des Schwingsystems; der Fördermechanismus (11); der Vorratsbehälter (10) für die Flüssigkeit und ein Gebläse (2) konstruktiv zu einem Handgerät in einer Einheit zusammengebaut sind.
- 2.Gerät nach Anspruch !,gekennzeichnet dadurch, daß in dem Gerät ein Raum zur Aufnahme von elektrischen Batterien (132) für den elektrischen Betrieb des Schwingsystems und des Gebläses vorgesehen ist.
- 3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß die als Fördermechanismus vorgesehene Pumpe (11) und das Gebläse (2) bezüglich ihres Antriebs mechanisch gekuppelt sind.
- 4. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet dadurch, daß als Fördermechanismus (II) eine unter Staudruck des Gebläses (2) stehende, in den Vorratsbehälter (10) führende Zuführungsleitung (31, 32) vorgesehen ist, die zur Verdrängung der Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter (10) auf die Arbeitsplatte (7) dient.
- 5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß die elektronische Schaltung (121) oder wenigstens Teile (122) derselben zwecks Kühlung im Luftstrom (102) des Gebläses (2) angeordnet sind.
- 6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet dadurch, daß das Schwingsystem (6) in der Wandung eines Gehäuses (21) der Schaltung (121) eingefügt ist.
- 7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet dadurch, daß die Arbeitsplatte (7) des Schwingsystems (3) in einem kleinen Winkel, vorzugsweise in einem Winkel von 15°, gegenüber dem Luftstrom (102) des Gebläses (2) abgeneigt angeordnet ist.
- 8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet dadurch, daß der Vorratsbehälter (10) gegen einen gleichen Behälter austauschbar ausgeführt und in dem Gerät eingebaut ist.
- 9. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 8, gekennzeichnet dadurcli, daß für die Lageunabhängigkeit an dem Leitungssystem (12) innerhalb des Vorratsbehälters (10) ein Schlauch (41) mit einem beschwerenden Gewicht (42) am unteren Ende dieses Schlauches angeschlossen ist (F i g. 3).
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |