DE2338102C3

DE2338102C3 - Verfahren zur Inbetriebnahme eines Tropfengenerators

Info

Publication number: DE2338102C3
Application number: DE2338102A
Authority: DE
Inventors: Leonard G. Chillicothe Ohio Stoneburner (V.St.A.)
Original assignee: Mead Corp
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 1972-08-04
Filing date: 1973-07-27
Publication date: 1980-01-03
Also published as: DE2338102A1; GB1436215A; JPS4953735A; JPS5410451B2; CA974292A; US3891121A; HK81279A; DE2338102B2; JPS5035235A; JPS5230327B2

Description

Die Erfindung bezieht sich aut ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Tropfengenerators mit einem Auslaß und einem damit in Verbindung stehenden Flüssigkeitszufuhrverteiler, wobei ein Vorrat der Flüssigkeit, aus der Tropfen erzeugt werden, auf einen Zufuhrdruck gebracht wird, der größer ist als der Arbeitsdruck, der zur Überwindung der Oberflächenspannungskräfte an dem Auslaß ausreicht, und wobei, die Flüssigkeit danach in den Zufuhrverteiler eingelassen wird.

Bei einem Tropfengenerator, der sich zur Durchführung dieses Verfahrens eignet (US-PS 35 86 907) erfolgt die Inbetriebnahme einfach dadurch, daß dem Auslaß, der die einzelnen Tropfen abgeben soll, eine Flüssigkeit ohne besondere Vorkehrungen unter Druck zugeführt wird. Diese Art der Zuführung der Flüssigkeit zu dem Auslaß hat die Folge, daß in der Anfangsphase des Betriebs des Tropfengenerators die Flüssigkeit unkontrolliert verspritzt wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß im Augenblick der erstmaligen Zuführung der Flüssigkeit im Zufuhrverteiler Luft mit atmosphärischem Druck vorhanden ist, der niedriger als der übliche Arbeitsdruck ist Der Druck der Flüssigkeit, die in der Anfangsphase zu dem Auslaß gelangt, liegt daher ebenfalls sicher unter dem späteren Arbeitsdruck. Dies hat zur Folge, daß sich zunächst am Auslaß größere Tropfen bilden, während eine saubere Ablösung von Flüssigkeitsfäden am Auslaß noch nicht eintritt. Diese saubere Ablösung der Flüssigkeitsfäden erfolgt erst, wenn sich in dem Zufuhrverteiler der Arbeitsdruck aufgebaut hat. Das momentane Absenken des Drucks der Flüssigkeit und das anschließende langsame Ansteigen bis zum Arbeitsdruck bewirkt das erwähnte unkontrollierte Verspritzen der Flüssigkeit. Dieses unkontrollierte Verspritzen der Flüssigkeit ist unerwünscht, da es die zur Steuerung der Flflssigkeitströpfchen verwendeten Vorrichtungen unnötig verschmutzt. Es ist auch bereits bekannt, eine Flüssigkeit dadurch unter Druck zu setzen, daß unter Anwendung eines Gases ein Druck auf der Flüssigkeitsoberfläche erzeugt wird (US-PS 27 52 754, DD-PS 36 573). Bei Übertragung ' dieser Lehre auf den Betrieb eines Tropfengenerators ist dieser Gasdruck jedoch derjenige Druck, der ständig während des Arbeitens des Generators auf die Flüssigkeit ausgeübt werden muß. Mit der Anlaufphase des Tropfengenerators hat dies jedoch nichts zu tun.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Inbetriebnahme eines Tropfengenerators J31 schaffen, bei dessen Anwendung ein unkontrolliertes Austreten der Flüssigkeit aus dem Auslaß in der Anfangsphase nicht eintritt

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß der Zufuhrverteiler mittels eines Gases vor dem Einlassen der Flüssigkeit unter einem über dem Arbeitsdruck liegenden Druck gesetzt wird

Beim erfiridungsgemäßen Verfahren herrscht also vor dem Einlassen der Flüssigkeit in den Zufuhrverteiler in diesem bereits ein Druck, der über dem Arbeitsdruck liegt, bei dem eine saubere Ablösung der Flüssigkeitsfäden vom Auslaß erfolgt Das Einlassen der Flüssigkeit ist also nicht mit einen? Absinken des Flüssigkeitsdrucks unter den Arbeitsdruck verbunden, so daß die Flüssigkeit mindestens mit dem Arbeitsdruck am Auslaß ankommt Die Flüssigkeit wird daher bereits von Anfang an in Form von Flüssigkeitsfäden aus dem Auslaß austreten, so daß es nicht zu einem unkontrollierten Verspritzen der Flüssigkeit in der Anfangsphase kommt Dadurch wird eine unerwünschte Benetzung der Steuervorrichtung für die Flüssigkeitstropfen vermieden.

Vorteilhafterweise ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß das Gas in den Flüssigkeitszufuhrverteiler gepumpt wird und d<-3 das Pumpen nach dem Einlassen der Flüssigkeit zur Erzeugung der Tropfen beendet wird. Ferner kann gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgesehen sein, daß nach dem Unterdrucksetzen des Zufuhrverteilers und vor dem Einlassen der Flüssigkeit zur Erzeugung

der Tropfen eine Spülflüssigkeit in den Zufuhrverteiler eingeführt wird. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist darin zu sehen, daß der Druck des Gases in dem Zufuhrverteiler kleiner als der Zufuhrdruck der Flüssigkeit zur Erzeugung der Tropfen gemacht wird.

scr Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eines zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeigneten Tropfengenerators,

F i g. 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von F i g. 1,

Fig.3 einen vergrößerten Schnitt durch Auslaßöffnungen, in den die Bildung von Tropfen veranschaulicht ist, wenn das erfindungsgemäße Verfahren nicht angewendet wird, und

Fig.4 einen ähnlichen Schnitt wie Fig.3, wobei

jedoch Tropfen dargestellt sind, wie sie sich bei der

Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens bilden. Die F i g. 1 und F i g. 2 zeigen eine Vorrichtung 10 zur Tropfenerzeugung mit einem Zufuhrverteiler 12, der der

eine darin angeordnete Kammer 14 aufweist. Unter dem Zufuhrverteiler 12 befinden sich eine Platte 16 mit Auslaßöffnungen 28, eine Distanzplatte 18, eine Platte 20 mit Aufladeringen 32, zwei Ablenkelektroden 22, die

mittels Befestigungsgliedeni 23 an der Platte 20 befestigt sind, und einen Auffänger 24, der mittels Gliedern 26 im Abstand von den Ablenkelektroden 22 gehalten ist.

Eine Beschichtungsflössigkeit, die in die Kammer 14 geleitet wird, wird durch die öffnungen 28 herausgespritzt und bildet feine Fäden, die sich in einzelne Tropfen aufspalten. Wenn ein einzelner Tropfen aufgeladen werden soll, dann soll dieses Aufladen annähernd dort stattfinden, wo sich der Tropfen vom Faden loslöst Die Distanzplatte 18, welche mehrere Öffnungen 30 aufweist, hält die Aufladeringplatte 20 in einem geeigneten Abstand von der Platte 16, so daß die Aufladeringe 32 jeden der Tropfen gerade dann aufladen, wenn sie sich von den Fäden loslösen.

Danach lenken die Elektroden. 22 alle aufgeladenen Tropfen gegen eine Schaufel 34 des Auffängers 24, während die nicht aufgeladenen Tropfen auf einen Aufzeichnungsträger 36 aufprallen, der in Richtung des Pfeils von Fig.2 am Tropfengenerator vorbeibewegt wird. Die obigen Ausführungen sind eine Kurzfassung einer detaillierten Beschreibung von Tropfenteneratoren, wie sie den USA-Patentschriften 35 60 641 und 35 86 907 zu entnehmen sind.

Die Zufuhr der Beschichtungsflüssigkeit in die Kammer 14 beginnt beim öffnen eines Ventils am Vorratsbehälter der Beschichtungsflüssigkeit; es dauert eine gewisse Zeit, bis der Druck in der Kammer 14 zum Arbeitsdruck angestiegen ist Der Arbeitsdruck ist jener Druck, bei dem die Beschichtungsflüssigkeit die Oberflächenspannungskräfte überwindet, die verhindern, daß die Flüssigkeit aus den öffnungen als freistehender Strahl herausgespritzt wird.

Während des Druckanstieges bis zum Arbeitsdruck tendiert die Beschichtungsflüssigkeit dazu, pendelartig nach unten hängende Massen 38 zu bilden, die in F i g. 3 dargestellt sind und die dann nach unten fallen, und dabei andere Komponenten des Tropfengenerators, z. B. die Aufladeringe 32, verschmutzt Um dies zu vermeiden, wird die Kammer 14 unter Druck gesetzt, wie dies in der F i g. 1 etwas schematisch dargestellt ist

Ein Gasdurchlaß 40 führt zu einem Ende der Kammer 14, während ein Flüssigkeitsdurchlaß 42 mit dem anderen Ende der Kammer in Verbindung steht Ein Gas, z. B. Luft, wird mittels einer Pumpvorrichtung 48 durch die Leitung 44 und das Ventil 46 gepumpt Eine zweite Leitung 50 steht ebenfalls mit dem Gasdurchlaß 40 in Verbindung; sie ist über ein Ventil 52 mit einer Unterdruckquelle 54 verbunden. Eine Abflußleitung 55 zweigt ebenfalls über ein Ventil 56 vom Durchlaß 40 ab.

Der Flüssigkeitsdurchlaß 42 kann von der Leitung 57 gespeist werden, in die ein Ventil 58 eingefügt ist; mittels einer Pumpe 60 kann durch die Leitung 57 eine Spülflüssigkeit gepumpt werden. Mit dem Durchlaß 42 ist auch eine Leitung 62 verbunden, die ein Ventil 64 enthält; durch diese Leitung 62 kann die Beschichtungsflüssigkeit mittels der Pumpe 66 gepumpt werden.

Mit dem oben erwähnten System gestaltet sich der Betriebsablauf wie folgt: Alle Leitungen, die zur Kammer 14 führen, sind zunächst geschlossen. Als nächstes wird das Ventil 46 geöffnet, so daß durch die Leitung 44 Luft oder irgendein anderes Gas mittels der Pumpe 48 mit einem Druck gepumpt werden kann, der über dem Arbeitsdruck liegt. Der Druck und die Strömungsgeschwindigkeit des Gases sind so bemessen, daß der Druck in der Kammer 14 schnell ansteigt, und zwar bis zu einem D-rck, der über dem normalen Arbeitsdruck liegt, obwohl das Gas durch die Öffnungen 28 entweichen kann.

Die BeschichtungsflPssigkeit kann dann in das System eingeführt werden, indem das Ventil 64 geöffnet wirci und das die Beschichtungsflüssigkeit bei einem Druck,

der dem Arbeitsdruck entspricht oder darüberliegt, durch den Durchlaß 42 gepumpt wird. Die Beschichtungsflüssigkeit breitet sich in der Kammer 14 mit einer zusammenhängenden Wellenfront — in der Ansicht von Fig. 1 von rechts nach links — aus. Da die Flüssigkeit

ίο unter einem Druck steht, der dem Arbeitsdruck entspricht oder darüberliegt, wenn es die öffnungen erreicht, bilden sich freie Strahlen 70 (F i g. 4), die dann in einzelne Tropfen 72 zerlegt werden. Vorzugsweise wird das Ventil 46 ur.gefährt 0,3 Sekunden nach dem

öffnen des Ventils 64 geschlossen.

Wenn die aus jeder Auslaßöffnung austretende Strömung von Gas in Flüssigkeit übergeht, kann eine leichte Zerstäubung entstehen. Wenn dies unerwünscht ist dann kann eine Spülflüssigkeit in den Zufuhrverteiler eingeführt werden, bevor die Bescbfohtungsflüssigkeit zugeleitet wird. Dadurch wird der «Aien beschriebene Vorgang wie folgt modifiziert

Alle Ventile sind zu Beginn geschlossen. Die Ventile 46 und 58 werden geöffnet, so daß Gas von der Pumpe 48 und eine Spülflüssigkeit von der Quelle 60 gepumpt werden können, wobei sowohl das Gas als auch die Spülflüssigkeit unter einem Druck stehen, der über dem Arbeitsdruck liegt. Die Flüssigkeit die in die Kammer 14 eindringt breitet sich mit einer zusammenhängenden

Wellenfront aus, und ersetzt bei einem Druck, der dem Arbeitsdruck entspricht oder darüber liegt, den Gasstrom an jeder öffnung 28 durch einen Flüssigkeitsstrom.
Der Übergang von Gas zu Spülflüssigkeit an den

öffnungen 28 kann zwar eine feine Zerstäubung verursachen, doch wird dadurch keine Verschmutzung von Teilen des Tropfengenerators eintreten, da die Spülflüssigkeit so zusammengesetzt ist, daß sie beim Verdampfen keinen Rückstand zurückläßt

Danach bilden sich an den öffnungen 28 freie Strahlen von Spülflüssigkeit und das Ventil 46 wird geschlossen. Das Ventil 64 wird geöffnet, und gleichzeitig wird das Ventil 58 geschlossen. Dies ermöglicht, daß die Beschichtungsflüssigkeit bei einem Druck, der dem

Arbeitsdruck entspricht oder darüber liegt, durch die Leitung 62 fließt und durch den Flüssigkeitsdurchlaß 42 in die Kammer 14 gelangt; die Spülflüssigkeit wird dabei durch die Beschichtungsflüssigkeit ersetzt Danach wird Luft oder irgendein Gas, das im System zurückgeblieben ist, über die Leitung 55 und das Ventil 56 abgezogen.

Wird der Betrieb des Tropfengenerators beendigt, so wird das Ventil 64 geschlossen, und das Ventil 58 wird geöffnet, damit der Strom der Beschichtungsflüssigkeit durch einen Spülflüssigkeitsstrum ersetzt wird. Danach

ν-, wird das Ventil 58 geschlossen, und gleichzeitig wird das Ventil 52 geöffnet, damit die Entleerung des Systems in einen Ablaßbehälter erfolgt, in dem ein Druck vorliegt, der wesentlich unter dem Atmosphärendruck liegt. Dieser plötzliche Druckabfall im System reicht aus, um die Strahlen 70 ohne Bildung unregelmäßiger Tropfen und ohne Ansammlung von Beschichtungsflüssigkeit unterhalb der öffnungen zu unterbrechen.

Es ist festgestellt worden, daß bei einem Gas mit einem Überdruck von etwa 1,24 bar, einer Spülflüssig-

keit mit einem Übirdruck von etwa 1,4 bar und einer Beschichtungsflüssigkeit mit einem Überdruck von etwa 0,75 bar zufriedenstellende Betriebsbedingungen gegeben sind, wenn der übliche Viskositätsbereich, der bei

Beschichtungsflüssigkeiten wie Tinte vorliegt, angenommen wird und mit einer Platte mit 600 Offnungen mit einem Durchmesser von ungefähr 0,038 mm gearbeitet wird. Als günstig hat sich erwiesen, das Entleeren des Tropfengenerators nach Beendigung des Arbeitsvorganges in einem Ablaßbehälter bei einem Druck von ungefähr 500 mbar durchzuführen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Inbetriebnahme eines Tropfen^ generators mit einem Auslaß und einem damit in Verbindung stehenden Flüssigkeitszufuhrverteiler, wobei ein Vorrat der Flüssigkeit, aus der Tropfen erzeugt werden, auf einen Zufuhrdruck gebracht wird, der größer ist als der Arbeitsdruck, der zur Oberwindung der Oberflächenspannungskräfte an dem Auslaß ausreicht, und wobei die Flüssigkeit danach in den Zufuhrverteiler eingelassen wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Zufuhrverteiler (12) mittels eines Gases vor dem Einlassen der Flüssigkeit unter einem über dem Arbeitsdruck liegenden Druck gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gas in den Flüssigkeitszufuhrverteiler gepumpt wird und daß das Pumpen nach dem Einlassen der Flüssigkeit zur Erzeugung der Tropfen beendet wir«L

3. Verfahren nach Anspruch I oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Unterdrucksetzen des Zufuhrverteilers und vor dem Einlassen der Flüssigkeit zur Erzeugung der Tropfen eine Spülflüssigkeit in den Zufuhrverteiler eingeführt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck des Gases in dem Zufuhrvertetler kleiner als der Zufuhrdruck der Flüssigkeit zur Erzeugung der Tropfen gemacht wird.