DE2322425C3 - Zerstäuber für eine Flüssigkeits-Gas-Emulsion - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Zerstäuber für eine Flüssigkeits-Gas-Emulsion mit zwei in einem Grundkörper vorgesehenen und in jeweiligen Außlaßquerschnitten mündenden Zuführkanälen für das Treibgas und für die zu zerstäubende Flüssigkeit sowie mit einer von außen in den Auslaßquerschnitt für die Flüssigkeit ragenden Düsennadel und mit einer den Auslaßquerbchnitt für das Gas verändernden Ventileinrichtung, wobei Düsennadel und Ventileinrichtung durch eine vorgespannte Feder in Richtung auf eine Schließstellung gedrückt werden, sowie mit abhängig vom im Strömungskanal für das Gas herrschenden Druck betätigten Einrichtung zur öffnung des Flüssigkeitsund des Treibgasdurchlasses.

Ein Zerstäuber mit diesen Merkmalen ist aus der DE-PS 8 44 643 bekannt. Dieser Zerstäuber ist zum Zerstäuben von Parfüm, d. h. einer sowohl dünnflüssigen als auch sehr flüchtigen Flüssigkeit bestimmt, die mit nur verhältnismäßig geringem Gasdruck zerstäubt wird. Wegen seines Aufbaues ist dieser Zerstäuber nicht dazu geeignet, in einem Brenner für einen flüssigen Brennstoff verwendet zu werden, bei dem das Gas in der Regel Luft oder gegebenenfalls Sauerstoff ist. Auch kann er nicht dazu verwendet werden. Schutz- oder Schmiermittel, wie etwa Schlichtmittel, auf die entsprechenden Flächen von Schmiedewerkzeugen, Gießereigeräten oder Ziehwerkzeugen aufzubringen und dabei in einem rauhen Betrieb verwendet zu werden.

Daneben ist aus der DE-OS 20 05 972 eine Vorrichtung zur Zerstäubung von Flüssigkeiten, Suspensionen oder Pasten bekannt, bei der die Anordnung derart getroffen ist, daß der Auslaßquerschnitt für die Flüssigkeit mittig in einem zylindrischen axialen Vorsprung des Grundkörpers angeordnet ist, während der Auslaßquerschnitt für das Gas als zu dem Auslaßquerschnitt für die Flüssigkeit konzentrisch angeordnete Kammer ausgebildet ist. Diese Vorrichtung arbeitet aber nach einem grundsätzlich anderen Prinzip, weil sie nicht mit einer Düsennadel ausgerüstet ist. Grundsätzlich ähnliches gilt für eine in der FR-PS 5 96 448 beschriebene Brennerdüse, die auch zum Zerstäuben von dickflüssigen Heizölen verwendet werden kann. Bei dieser Brennerdüse ist die den Auslaßquerschnitt für die Flüssigkeit umschließende Bohrung eines äußeren Gehäuseteils mit einer sich in Strömungsrichtung verjüngenden Kegelfläche versehen, durch welche der Gasaustritt begrenzt und in Richtung auf die Mittelachse des Zerstäubers geleitet wird. Dem Auslaßquerschnitt ist dabei ein Zerstäuberkegel vorgeschaltet, der auf einem Armkreuz angeordnet ist, doch sind keine Verschlußorgane im Bereich des Düsenaustritts vorhanden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach aufgebauten und auch zum Zerstäuben von zähen Flüssigkeiten unter rauhen Betriebsbedingungen geeigneten Zerstäuber zu schaffen, der auch beim Einsatz für Flüssigkeiten, die Feststoffe in Suspension enthalten, nicht gegen Verstopfungen anfällig ist und bei dem eine einwandfreie Abdichtung auch unter erschwerten Betriebsbedingungen gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der eingangs genannte Zerstäuber erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel auf einer den Grundkörper von außen umschließenden, verschiebbaren Büchse angeordnet ist und daß diese in der Schließstellung den Auslaßquerschnitt für das Gas absperrende Büchse durch den in dem Strömungskanal für das Gas herrschenden Druck von der Schließstellung abhebbar ist.

Dieser Zerstäuber weist einen kompakten Aufbau auf; er ist durch die den Grundkörper umschließende, verschiebbare Büchse gegen äußere Einflüsse, beispielsweise gegen eine Verschmutzung durch abplatzenden Zunder, geschützL Auf der Büchse ist die Ventilnadel direkt angeordnet, so daß keine störanfälligen Zwischenglieder erforderlich sind. Die Büchse dient gleichzeitig dazu, in ihrer Ruhestellung den Auslaßquerschnitt für das Treibgas abzusperren. Vorteilhaft ist außerdem, daß die Steuerung der öffnungs- und Schließbewegungen des Zerstäubers über den Treibgasdruck erfolgt Somit sind zum einen keine besonderen Steuereinrichtungen erforderlich und zum anderen ist der Zerstäuber besonders auch für eine Fernsteuerung geeignet, eine für manche Anwendungsgebiete oft unerläßliche Voraussetzung.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen des Zerstäubers sind Gegenstand von Unteransprüchen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt. Es zeigt

F i g. 1 einen Zerstäuber gemäß der Erfindung im axialen Schnitt entsprechend der Linie I-1 der F i g. 3 in einer Seitenansicht,

Fig.2 den Zerstäuber nach Fig. 1 in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil Il der F i g. 1 und

Fig.3 den Zerstäuber nach Fig. 1 in einer Ansicht entsprechend dem Pfeil Il der F i g. 1.

Der Zerstäuber weist einen mittigen Körper 1 auf, der außen durch eine Zylinderfläche 2 begrenzt ist, welche durch eine Ringschulter 3 von einer anderen Zylinderfläche 4 getrennt ist, die einen geringfügig größeren Durchmesser aufweist. Im mittleren Bereich seiner Stirnfläche 5 weist er einen zylindrischen Fortsatz 6 auf.

Auf den mittigen Körper 1 ist eine Büchse 7 axial verschieblich aufgesetzt, welche eine zylindrische Innenbohrung aufweist, die zur Verschiebung auf der äußeren Zylinderfläche 4 eingerichtet ist; außerdem verfügt sie über eine ebene Grundfläche 8, die durch eine Anfasung 9 von einer kleinen Zylinderfläche IO getrennt ist, welche im wesentlichen abdichtend die Umfangsfläche des Fortsatzes 6 umgibt.

Eine zwischen den Flächen 5,8 liegende Kammer 11 wird über eine Leitung 12 mit Gas versorgt, welche in dem mittigen Körper 1 ausgebildet ist und mit einer Gewindebohrung 13 in Verbindung steht, an die eine nicht dargestellte Gasversorgungsleitung angeschlossen wird. In der Mitte des Fortsatzes 6 ist eine Durchgangsbohrung für die Flüssigkeit angeordnet, die über einen in dem mittigen Körper 1 ausgebildeten Kanal 15 mit einer anderen Gewindebohrung 16 verbunden ist, an die eine ebenfalls nicht dargestellte Flussigkeitsversgrgungsleitung angeschlossen wird. In die Durchgangsbohrung 14, die in der Zerstäuberachse liegt, ragt eine Düsennadel 17, die einstückig an der Bodenwand der Büchse 7 ausgebildet ist, in welcher im übrigen drei sektorförmige Durchlässe 18 vorgesehen sind, wie es im einzelnen aus F i g. 2 hervorgeht, derart, daß von der Bodenwand lediglich drei radiale Arme 19 übrig bleiben, welche die in der Mitte angeordnete Düsennadel J7 mit dem die zylindrische Bohrung 10 umgebenden Umfangsteil der Büchse 7 verbinden.

Eine einseitig auf der Ringschulter 3 des mittigen Körpers aufliegende Druckfeder 20 ist auf der anderen Seite am Boden einer Schraubenmutter 21 abgestützt, welche auf einen äußeren Gewindeteil 22 in der Büchse 7 aufgeschraubt ist und eine mittige Bohrung 23 aufweist, die auf der äußeren Zylinderfläche 2 des mittigen Körpers 1 gleiten kann.

Auf diese Weise ist erreicht, daß die von der Büchse 7 und der Schraubenmutter 21 gebildete Einheit axial geführt auf den Zylinderflächen 2, 4 des mittigen Körpers 1 verschieblich ist, wobei sie auf die linke Seite der F i g. 1 soweit vorgespannt ist, daß die Düsennadel 17 die mittige Durchgangsbohrung 14 für die Flüssigkeit vollständig absperrt, während die Bohrung 10 die Verbindung zwischen der Gaskammer 11 und der Atmosphäre unterbricht Es sind aber drei kleine Verbindungskanäle 24 vorgesehen, welche die Gaskammer 11 mit den Durchlässen 18 in Verbindung setzen, wobei, um zu verhüten, daß die ^v;rbindungskanäle zufällig den radialen Armen J9 gegenüberliegend münden, wodurch zwar nicht die Funktion unmöglich gemacht, aber die Reichweite durch Behinderung des Auslasses herabgesetzt würde, eine ringförmige Verdrehsicherung der Büchse 7 bezüglich des mittigen Körpers 1, beispielsweise in Gestalt eines Nockens oder eines Paßkeiles 25 vorgesehen ist, der fest mit der Büchse 7 verbunden ist und in einer längs einer Erzeugenden der Zylinderfläche 4 verlaufenden Nut verschieblich geführt ist.

An der Büchse 7 und der Gewindemutter 21 sind Flächen 27 (vergleiche F i g. 1, 2), 28 (vergleiche F i g. 3) vorgesehen, welche die Verschraubung der beiden Teile gestatten. Schließlich gestattet ein auf der Fläche der Mündung der Anschlußgewindebohrungen 13, 16 angeordnetes Gewindesackloch die Befestigung des Zerstäubers mittels einer gekröpften Stange 29.

Im Gebrauch wird eine Flüssigkeitsvercorgui^sleitung, beispielsweise für dauernd unter Druck stehenden flüssigen Brennstoff oder ein Stoffgemisch an die Gewindebohrung 16 angeschlossen, während eine Gasversorgungsleitung, in der Regel für Preßluft, an die Gewindebohrung 13 angeschlossen wird. Die über diese Versorgungsleitung zuströmende Druckluft dient einerseits zur Steuerung der Zerstäubung und andererseits als Zerstäubungsmedium. Die Preßluftversorgungsleitung ist beispielsweise an ein Auslaßventil oder einen pneumatischen Verteiler mit zwei Stellungen und drei Auslässen angeschlossen, derart, daß sie im Ruhezustand entlüftet ist, während sie im Betriebszustand die für die Zerstäubung erforderliche und dazu notwendige Druckluft liefert, um den oder die Zerstäuber in der geöffneten Stellung zu halten.

Die Betriebsweise ist sehr einfach. Im Ruhezustand reicht die von der pruckfeder 20 ausgehende Vorspannung aus, um zu erreichen, daß die Düsennadel 17 die mittige Durchlaßbohrung 14 dichtend abschließt. Wird über die Gewindebohrung 13 Preßluft zugeführt, so baut sich in der Kammer 11 Druck langsam auf, weil die Abströmung über die drei Verbindungskanäle 24 kleiner als der Zustrom ist. Sowie der in der Kammer 11 herrschende Druck einen die Vorspjnnkraft der Druckfeder 20 übersteigenden Wert erreicht, beginnt die von der Büchse 7 und der Gewindemutter 21 gebildete Einheit sieh nach rechts (Fig. 1) zu verschieben und langsam den Flüssigkeitseinlaß zu öffnen, während die bereits durch die Verbindungskanäle 24

ausströmende Luft eine Zerstäubung hervorruft. Mit zunehmend steigendem Luftdruck öffnet die Düsennadel 17 die Durchgangsbohrung 14 vollständig, während die Bohrung 10 sich von der Umfangsfläche des Fortsatzes 6 abhebt und damit die unmittelbare ■< Verteilung der unter Druck stehenden Zerstäubungsluft gestattet, welche von der Anfasung 9 entsprechend geleitet und ausgerichtet wird.

Der maximale FlUssigkeitsdurchsatz ist durch die Kalibrierung des Durchmessers der mittigen Durch- u gangsbohrung 14 gegeben, während der entsprechende Luftdurchsatz durch die Auswanderung der Gewindemutter 21 gegeben ist, wobei bei unmittelbar aufeinander liegenden Windungen der Druckfeder 20 eine Regelung gegebenenfalls durch entsprechendes Auf- ' oder Abschrauben der Gewindemutter 21 auf bzw. von der Büchse 7 möglich ist. Bei der Absperrung der Luftzufuhr tritt der umgekehrte Zustand ein; der Druck nimmt langsam in der Kammer 11 ab, wodurch die Luftüild FlÜSaigkciiäVcriGniing /.üfieninenu üugcsjJL'l! ί WtT- -'' den, wobei aber bis zum Augenblick der vollständigen Absperrung der Flüssigkeitszufuhr eine bestimmte Luftmenge durch die drei Verbindungskanälc 24 durchströmt, um dadurch eine Nachzerstäubung zu gewährleisten.

Die Regelung der Menge des zerstäubten Produktes kann entweder durch ein die Zer^'äubungszeit regelndes Zeitglied geschehen, oder dadurch, daß durch einen Anschlag die Auswanderung der ganzen aus d°r Biii'hse 7 und der Gewindemutter 21 bestehenden äußeren ·■ Einheit begrenzt wird.

Wegen der Verwendung einer vollständig außerhalb der unter Druck stehenden Flüssigkeit liegenden Düsennadel benötigt der neue Zerstäuber keine aus einem dem Verschleiß unterliegenden Material bestehende Dichtung, so daß auch beim Betrieb in Bereichen erhöhter Temperatur eine einwandfreie Betriebssicherheit gewährleistet ist, beispielsweise bei Verwendung als Sprühmitteldüse beim Schmieden oder Gießen, wobei möglicher Dichtungsverschleiß ausgeschlossen ist. Auf i der anderen Seite tritt weder im Ruhe- noch im Betriebszustand irgendein Flüssigkeitsverlust auf, wa: bedeutet, daß keine eigene Rückführleitung zu den Flüssigkeitsvorratsbehälter vorgesehen werden muß ohne daß deshalb ein Flüssigkeitseintritt in die Luftleitung zu befürchten wäre.

Im übrigen wird durch die Düsennadel 17 die mittigt Durchlaßbohrung 14, durch die die Flüssigkeit austritt bei jeder Unterbrechung der Zerstäubung gereinigt unc durchgestoßen, was dem Benutzer die Möglichkeit eröffnet, auch solche Materialien zu verwenden, di« übliche Zerstäuber verstopfen, beispielsweise Graphit enthaltende Materialien. Außerdem gestattet dei spezielle Aufbau des neuen Zerstäubers die Ausführung von großen Durchlaßkanälen ohne jegliche Verzweigung, wodurch Verstopfungen vermieden und t mc sehi gute Zerstäubungswirkung erreicht werden. Schließlich ist die Reinigung sehr leicht zu bewerkstelligen, weil dei Mechanismus sehr einfach und an der Außenseite des Gerätes angeordnet ist. Es p^iiiet, lediglich die üewindemuitcr 2\ abzuschrauben, um dann die Büchse 7 abziehen und alle Kanäle reinigen zu können, ohne daß hierzu insbesondere die Versorgungsleitungen odet die Halterung abgeschraubt werden müßten.

Schließlich vermeidet der neue Zerstäuber alle Flüssiekeilsvcrluste zu Beginn oder am Ende des Zerstaubungsvorganges, weil er eine Vor- und Nachzerstäubung aufweist. Bei der Inbetriebnahme kommt, wie borriis erwähnt, die Zerstäubungsluft vor der Freigabe der Flüssigkeit zur Wirkung, während bei der Abstellung des Zerstäubers die Zerstäubungsluft noch wirksam ist, wenn die Düsennadel 17 die Flüssigkeitszufuhr absperrt.

Selbstverständlich ist es möglich, mehrere solcher Zerstäuber in Gestalt einer Batterie an gemeinsame Versorgungsleitungen anzuschließen.

Der neue Zerstäuber ist einer Reihe von Abänderungen, Verbesserungen oder unterschiedlicher Ausbildungen fähig, wie auch einzelne seiner Teile durch alternativ verwendbare Elemente im Rahmen des F.rfindungsgedankens ersetzt werden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Zerstäuber für eine Flüssigkeits-Gas-Emulsion mit zwei in einem Grundkörper vorgesehenen und in jeweiligen Auslaßquerschnitten mündenden Zuführkanälen für das Treibgas und für die zu zerstäubende Flüssigkeit sowie mit einer von außen in den Auslaßquerschnitt für die Flüssigkeit ragenden Düsennadel und mit einer den Auslaßquerschnitt für das Gas verändernden Ventileinrichtung, wobei Düsennadel und Ventileinrichtung durch eine vorgespannte Feder in Richtung auf eine Schließstellung gedruckt werden, sowie mit abhängig vom im Strömungskanal für das Gas herrschenden Druck betätigten Einrichtungen zur öffnung des Flüssigkeits- und des Treibgasdurchlasses, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (17) auf einer den Grundkörper (1) von außen umschließenden, verschiebbaren Büchse (7) angeordnet ist und daß diese in der Schließstellung den Auslaßquerschnitt (11$ für das Gas absperrende Büchse (7) durch den in dem Strömungskanal (12) für das Gas herrschenden Druck von der Schließstellung abhebbar ist

2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßquerschnitt (14) für die Flüssigkeit mittig in einem zylindrischen axialen Vorsprung (6) des Grundkörpers (1) angeordnet ist und daß der Auslaßquerschnitt für das Gas als zu dem Auslaßquerschnitt (14) für die Flüssigkeit konzentrisch angeordnete Kammer (11) ausgebildet ist, welche durch Ringflächen (5, 8) an dem Grundkörper (1) und an der Büchse (7) sowie durch die äußere Mantelfläche des Vorsprungs (6) und die den Grundkörper (1) umfassende Mantelfläche der Büchse (7) begrenzt ist.

3. Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (7) zwischen ihrer innenliegenden Ringfläche (8) und ihrer die äußere Mantelfläche des Vorsprungs (6) umschließende Bohrung (10) eine sich in Strömungsrichtung verjüngende Kegelfläche (9) aufweist, durch welche der Gasaustritt begrenzbar und in Richtung auf dm Mittelachse des Zerstäubers leitbar ist.

4. Zerstäuber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßquerschnitl (11) für das Gas mit der umgebenden Atmosphäre über der Vor- und Nachzerstäubung dienende Verbindungskanäle (24) ständig verbunden ist, welche in der Nähe des axial angeordneten Auslaßquerschnitts (14) für die Flüssigkeit münden.

5. Zerstäuber nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die der Vor- und Nachzerstäubung dienenden Verbindungskanäle (24) Bohrungen sind, deren Achse in Strömungsrichtung konvergierend angeordnet sind.

6. Zerstäuber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Düsennadel (17) auf dem Verbindungspunkt dreier radialer Arme (<9) angeordnet ist, die die äußere Stirnfläche der Büchse (7) bilden.

7. Zerstäuber nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Büchse (7) durch eine einen Absatz (23) des Grundkörpers (l) umfassende und die Feder (20) einschließende Überwurfmutter (21) auf dem Grundkörper (1) axial einstellbar gehalten ist.

8. Zerstäuber nach einem der vorstehenden

Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er eine eine Verdrehung der Büchse (7) bezüglich des Grundkörpers (1) verhindernde axial bewegliche Verdrehsicherung (25,26) aufweist.