DE2356229B2

DE2356229B2 - Kegelstumpfförmige, radiale Gaskanäle aufweisende Zerstäuberdüse

Info

Publication number: DE2356229B2
Application number: DE19732356229
Authority: DE
Inventors: Shigetake Kawasaki Kanagawa Tamai (Japan)
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-11-10
Filing date: 1973-11-10
Publication date: 1980-05-08
Also published as: DE2356229A1; DE2356229C3

Description

Die Erfindung betrifft eine kegelstumpfförmige, radiale Gaskanäle aufweisende Zerstäuberdüse mit einem bzw. mehreren Durchgängen für das zu zerstäubende Material bzw. eine Flüssigkeit, sowie für ein Treibgas, das einen Gaswirbel bildet, ferner mit einer Abschirmkappe, wobei die äußere Schrägfläche (Konusfläche) der Düse mit spiralförmig und symmetrisch verlaufenden Nuten besetzt ist und die Nuten durch eine konisch verlaufende Abschirmung oder einen Deckel unmittelbar bedeckt sind.

Durch solche Zerstäuberdüsen wird ein Material als ein Überzug niedergeschlagen, z. B. werden Metallpartikelchen verspritzt bzw. dünne metallische Überzüge hergestellt.

Es ist bereits eine Zerstäuberdüse bekannt, die in einer Handspritzpistole verwendet wird, wobei ein anderer Gasstrom separat von der Seite zugeführt wird. Hier ist der Durchmesser des Durchganges, der das zu zerstäubende Material führt, nicht größer als 2 mm, bei einem Arbeitsdruck der Treibluft von 4,5 kg/cm². Ferner beträgt hier der größte Durchmesser an der Spitze des Flüssigkeitsdurchganges, wenn von Hand gespritzt wird, nicht mehr als 3 mm, wodurch die Spritzleistung herabgesetzt wird. Auch ist nachteilig, daß hier ein relativ großer Materialverlust in zerstäubter Flüssigkeit dadurch eintritt, daß wegen der geraden Führung des Treibgases der Materialstrahl stark streut und impulsartige Maleriulanhäufungen bildet, und daß die Haftfähigkeit des bekannten Überzuges vielfach nicht einwandfrei ist bzw. bald abblättern kann.

Zwar ist noch eine Zerstäuberdüse einer wirbelformigen Gasströmung bekannt. Allerdings hat der Gaswirbel keinen stabilen Rotationszustand, so daß seine Saugfähigkeit beschränkt ist Ei α weiterer Nachteil der bekannten Düse besteht darin, daß die Geschwindigkeit dti Gasströmung absinkt, wenn sich diese der Mittelachse nähert, was aber die Zerstäubung wesentlich erschwert, da das Material aus der Mitte der Gasströmung herausgetrieben wird.

ίο Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Zerstäuberdüse anzugeben, durch die die Zerstäubung feiner erfolgt, die Zerstäuberleistung erhöht und eine höhere Zerstäuberleistung auch bei relativ größeren Durchmessern der Durchgangsöffnung erreicht wird, so wie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Düse anzugeben.

Bei einer anderen Zerstäuberdüse mit einem konischen Ende sind zwar radial verlaufende Gaskanäle vorhanden, ferner ein zentraler Durchgang für das zu zerstäubende Material, wobei eine Abschirmkappe in Kontaktberührung mil der Düse steht. Allerdings sind hier die radialen Kanäle innerhalb einer noch im Düsenkörper selbst verbleibenden Kammer angeordnet bzw. haben dort ihren Auslauf, so daß der zustande

2¹; kommende Wirbel eindeutig durch die Kammerwände eingeengt ist und nicht außerhalb der Düse in besonderer Weise mit dem zu zerstäubenden Materialstrahl zusammentreffen kann. Eine optimierte feine Zerstäubung in bestimmten Bereichen außerhalb der

in Düse wird nicht angesprochen (US-PS 35 12 719).

Bei einer anderen Zerstäuberdüse sind zwar wendeiförmige Nuten vorhanden, ihre Wirkung wird jedoch durch eine zylindrische Abschirmkappe beeinträchtigt. Die bekannten Nuten sind auch nicht so ausgebildet, daß

Γ) sie die Oberfläche eine Konus bestücken. Ein Zusammenwirken des austretenden Düsenstrahls mit bestimmten Bereichen des äußeren Raumes wird nicht angesprochen, eine Vergrößerung der Austrittsöffnung des Materialstrahls bei noch feiner Zerstäubung nicht angesprochen (DE-PS 4 66 932).

Es ist ferner eine Zerstäuberdüse bekannt, die eine nach vorn gerichtete Abschirmfläche mit einer konischen Nase aufweist, welche mit spiralförmigen Nuten bestückt ist. Hier haben die Nuten in einem Fall einen

4^r) jeweiligen Abstand zum Rand der Durchgangsöffnung des Materialstrahles. Es soll zwar ein Gaswirbel erzeugt werden. Bei der bekannten Zerstäuberdüse ist hierfür aber keine besondere Gesetzmäßigkeit vorgesehen, wie sich der Wirbel in achsnahen Bereichen des verspritzten

so Materialstrahles bzw. des Flüssigkeitsstrahles verhält. Es wird auch kein bestimmter Bereich oder Punkt in diesem Achsbereich angesprochen, es bildet sich schlechthin ein mehr oder weniger unkontrollierter Wirbel aus. Das hydrodynamische Verhalten bei der

T, bekannten Zerstäuberdüse bleibt deshalb unbestimmt, der Materialstrahl expandiert von der Mitte in ganz üblicher Weise radial nach außen. Es ergeben sich Wirbel ohne eine besondere Saugwirkung. Die Effektivität einer solchen Zerstäuberdüse bleibt mittelmäßig

mi und/oder sie ist nur auf kleine Ausgangsquerschnitte des Materialstrahldurchgangs beschränkt (US-PS 11 89 992).

Ebenfalls ist eine Zerstäuberdüse bekannt, welche mit niedrigen Flüssigkeitsdrücken arbeitet und wendelför-

hi mige Nuten am Zerstäuberkopf aufweist. Auf der Düsenspitze sitzt auch eine Abschirmkappe. Wenn auch hier das Treibgas in Form von Wirbeln den Düsenkopf verläßt, so wird hier doch nur bezweckt, den Wirbel

schlechthin intensiver zu gestalten sowie den Durchsatz der zerstäubten Flüssigkeit zu erhöhen. Es fehlt aber an einer definierten Aussage darüber, wie sich der oder die Wirbel im Bereich der Achse eines zentral ausgespritzten, zu zerstäubenden Materialstrahls verhält, ob und wo eine Saugwirkung zustande kommt und ob auf einem vorbestimmten Punkt auf der Achse eine besondere Wirkung zwischen den Wirbeln und dem Materialstrahl sich einstellt (US-PS 28 78 065).

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, daß die Nuten so ausgerichtet oder ausgebildet sind, daß ihr Fokuspunkt mit einem imaginären Scheitelpunkt des Düsenkonus oder dem imaginären Fokuspunkt eines sphärisch ausgebildeten Düsenkörpers zusammenfällt.

Hierdurch wird eine wesentlich feinere Zerstäubung des Materialstrahls erreicht, weil auf ihn wesentlich intensivere Gaswirbel und zugehörige Zentrifugalkräfte auf die Materialtröpfchen bzw. Partikelchen einwirken, mit der Folge, daß die flüssigen Tröpfchen od. dpi. in eine genauer vorbestimmte stabile Zune oder einen vorbestimmten Abstandsraum getragen bzw. eingesprüht werden. Der Verlust an Tröpfchen und ihre nachteilige Streuung wird verringert bzw. vermieden, die Verteilung wird gleichmäßiger und man kann größere Durchgangsquerschnitte für den Materialstrahl verwenden, somit die Leistungsfähigkeit des Zerstäubers erhöhen.

Eine Ausführungsform der Erfindung st in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. IA bzw. Fig. IB eine Stirn- bzw. Seitenansicht, teilweise im Schnitt, für eine Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2A bzw. Fig. 2B eine Vorderansicht bzw. Seitenansicht, teilweise im Schnitt, die mit größerer Genauigkeit die Anordnung der halbwendelförmigen Nuten auf der abgeschrägten Oberfläche des kegelsturnpfförmigen Bereiches des Düsenhauptkörpers einer Zerstäuberdüse gemäß F i g. 1 zeigt,

F i g. 3 eine schematische Darstellung, welche die Art der Zerstäuberzone bzw. durch Zerstäubung erfaßten Raumes bei einer Wolke, bestehend aus feinverteilten Tröpfchen, erläutert, hergestellt durch die erfindungsgemäße Zerstäuberdüse,

Fig.4 eine imaginäre Darstellung in zwei Dimensionen eines Strömungsmusters, welches die wendeiförmigen Gasbahnen bildet,

Fig. 5 eine Darstellung einer Vorschrift, wie die halbwendelförmigen Nuten auf der äußden Schrägfläche der kegelstumpfförmigen Düsen anzubringen sind,

Fig.6A ein Niederschlagsmuster des Materials, hergestellt durch die vorstehende Düse,

Fig. 6B ein Niederschlagsmuster eines Überzuges, hergestellt durch eine handelsübliche Handspritzpistole.

Bei der Ausführungsform der Zerstäuberdüse gemäß Fig. I wird die zu zerstäubende Flüssigkeit über einen Durchgang 1 einem Zerstäubungspunkt zugeführt. Der Durchgang 1 befindet sich in dem kegelstumpfförmigen Düsenkörper und steht mit einem (nicht dargestellten) Behälter in Verbindung, in welchem sich das zu zerstäubende Material befindet, während mit Hilfe eines (nicht dargestellten) Druckluftkompressors in eine größere Anzahl von halb-wendelförmigen Nuten 4 Luft eingepreßt wird, welche symmetrisch auf der äußeren Schrägfläche (Konusfläche des Düsenkörpers 3 vorhanden isl, und zwar über eine ringförmige Gaskammer 2, so daß der Druckluft eine Wirbel- bzw. Spiralbewegung aufgeprägt wird, die einen hydrodynamischen Nullwir

bel ω (rot ω = 0) bildet. Diese spiralförmig rotierende Druckluft wird auf den halbwendelförmigen Nuten in die Luft bzw. den Außenraum eingestrahlt und zentriert sich am Fokuspunkt 7, F i g. 2, der halbwendelförmigen Nuten der Schrägoberfläche der Düse, wo die rotierenden Gasstrahlen bzw. die Gasströmung einen kräftigen rotierenden Impuls auf die Flüssigkeit oder das zu zerstäubende Material aufprägen, welches vom Durchgang 1 herrührt. Durch diese kräftige Wirbelbewegung wird die Flüssigkeit fein zerstäubt. Eine konische Abschirmung bzw. ein Deckel 5, welcher ringförmig sein kann, ist unmittelbar auf der mit Nuten versehenen Konusoberfläche des Körpers 3 montiert, um luftdicht die Nuten abzudecken und die halbwendelförmigen Durchgänge für die Druckluft herzustellen. Der Deckel 5 wird ferner durch eine Abschirmkappe gehalten, um eine enge Berührung zwischen dem Deckel und der Düsenoberfläche sicherzustellen. Wie F i g. 1 und 3 zeigen, bilden die halbwendelförmigen Nuten 4 auf der Kegelstumpfoberfläche eine solche Gestalt, daß sie den Durchgang 1 der Düse umfassen, und sie verteilen sich symmetrisch auf der Kegelstumpfoberfläche. Ferner fällt der Fokuspunkt 7 der Nuten mit dem imaginären Scheitelpunkt des Kegelstumpfes zusammen.

Die aus den Nuten 4 der Düse strahlförmig herausgepreßte Luft trifft im Fokuspunkt 7 zusammen, der mit dem Kegelstumpfscheitel, Fig. 2, unter Beibehaltung einer kräftigen Wirbelbewegung zusammenfällt, so daß der spiralförmig roterende Gasstrom diese kräftige Wirbelbewegung auf die zu zerstäubende, vom Durchgang 1 zugeführte Flüssigkeit od. dgl. überträgt. Dadurch wird die Flüssigkeit fein zerstäubt, die Flüssigkeitströpfchen werden in einer konischen Zone gemäß F i g. 3 niedergeschlagen.

Somit wird in dem für alle Nuten 4 gemeinsamen Fokus 7 ihre strahlförmig ausgestoßene Druckluft gesammelt bzw. zentriert. Dies führt zu einer gemeinsamen spiralförmigen Rotationsbewegung, die eine intensive Rotationskraft auf die Flüssigkeit oder das zu zerstäubende Material überträgt. Die Flüssigkeit od. dgl. wird zwangsläufig durch diese Gasstrahlen in Rotation gezwungen, wobei eine hohe Winkelgeschwindigkeit um den Fokuspunkt 7 vorhanden ist, und sie ist einer kräftigen Zentrifugalkraft unterworfen, was aus folgenden Formeln hervorgeht, wobei der Zusammenhalt der Flüssigkeit infolge der Kohäsion zerstört und eine hohe Zerstäubung erreicht wird:

...r = Wr² = C

g. ritt'i

mW-C

γ-, Hierbei bezeichnen die Glieder der Formel folgendes:

f — Zentrifugalkraft

m — Masse

ω — Rotationsgeschwindigkeit

hu W — Winkelgeschwindigkeit

r — Abstand vom Mittelpunkt

C — eine Konstante

Weil die Zentrifugalkraft, die die treibende Kraft für

hi die Zerstäubung gemäß F.rfindung ist, proportional dem Quadrat der Rotationsgeschwindigkeit ist. wird die Flüssigkeitszerstäubung durch tue Wirbelbewegung gemäß Erfindung im betrieblichen Verhalten außeror-

dentlich viel wirksamer durchgeführt, verglichen mit einer bekannten Wirbelbewegung. Es ist möglich, durch die halbwendelförmigen Nuten für das Treibgas rotierende Gasströme zu erhalten, die einen großen Beharrungszustand haben, stabil sind sowie auch eine wesentlich erhöhte Rotationsgeschwindigkeit der vom Mittelteil der zentrierenden Gasströmung abgehenden Flüssigkeit haben, wobei die Bindekohäsion zerstört und die Flüssigkeit im zentralen Bereich sehr fein zerstäubt wird.

Hieraus geht vervor, daß die zerstäubende Wirkung der spiralförmig rotierenden Gasströme erfindungsgemäß ganz unterschiedlich von der Zerstäubungswirkung der bekannten Düsen ist. Sie ist nicht nur aus diesem Grunde wesentlich leistungsfähiger als bekannte Düsen. Nämlich kann die erfindungsgemäße Zerstäubung sogar bei Düsen verwendet werden, welche einen Flüssigkeitsdurchgang von 8 mm Durchmesser haben, während dieser bei bekannten Luftzerstäubungsdüsen nicht mehr als etwa 3 mm beträgt. Auch werden die Tröpfchen gleichmäßiger und feiner zerstäubt.

Die zerstäubten Flüssigkeitstropfchen werden auf Bahnen 8, dargestellt durch einen Pfeil, in die begrenzte konsiche Zone befördert. Da die spiralförmig rotierende Gasströmung selbst eine stabile Gasströmung ist und durch den um sie herum vorhandenen atmosphärischen Druck »eingeschnürt« ist, wird die Geschwindigkeit der sich vorwärts bewegenden Tröpfchenwolke infolge der Rotationsbewegung der Gasströme herabgesetzt. Die weitere Fortbewegung erfolgt bei niedrigerer Geschwindigkeit zusammen mit den rotierenden Gasströmen in einer eingegrenzten konischen Zone 9, in welcher der sonst mögliche Tröpfchenverlust durch Streuung und impulsförmiger Zusammenballung verringert ist. Auch ist die Bildung spiralförmig rotierender Gasströme nicht auf Druckluft beschränkt, sondern kann mit Hilfe eines z. B. fächerförmigen Gebläses bzw. Ventilators erreicht werden.

Der grundlegende Unterschied zwischen der rotierenden Gasströmung, gemäß Erfindung und einer bekannten rotierenden Gasströmung besteht im folgenden:

Die erstere Gaströmung, wird als ein Skalarfeld dargestellt, und die Saugwirkung im Senkenpunkt des Dipols erfolgt stets, wenn keine hydrodynamischen Wirbel vorhanden sind oder der Wert rot ω = 0 ist.

Andererseits hat der bekannte rotierende Gasstrom hinsichtlich der Scherbewegung des Gases im Vektrofeld keinen Senkenpunkt des Dipols; die rotierende Gasströmung hat hydrodynamisch stets Wirbel, bzw. rot ist nicht Null. Somit ist die Rotationsbewegung, gebildet durch die Zerstäuberdüse gemäß Erfindung in hydrodynahmischer Hinsicht wesentlich unterschiedlich von durch bekannte Düsen hergestellten Wirbeln.

Auch ist die Rotationsgeschwindigkeit der Gastströmung wegen des Bewegungspotentials gemäß Erfindung umgekehrt proportional dem Radius des Wirbels und vergrößert sich, wenn man sich dem Wirbelzentrum nähert Deshalb liegt der Fokus der Gasströmung auf der Achse des Wirbels und es wird eine Saugwirkung im Senkenpunkt im Fokus verursacht: deshalb wird die Flüssigkeit im Fokuspunkt durch die Rotationsbewegung der hier zusammentreffenden strahlförmigen Gasströme, einer maximalen Rotationskraft unterworfen und durch die Zentrifugalkraft fein verteilt Vergleichsweise hierzu vergrößert sich die Geschwindigkeit der einen bekannten rotierenden Gasströmung, die einer anderen, bekannten Scherbewegung unterliegt, von der Innenseite zur Außenseite des Wirbels also gegensätzlich. Da ferner diese Rotationsbewegung der Gasströmung nicht eine Saugwirkung verursacht, is es nahezu unmöglich, im bekannten Falle der Flüssigkei > im Mittelteil der rotierenden Gasströmung eint Rotationsbewegung aufzuprägen.

Ferner wird in zweckmäßiger Weise die erfindungs gemäße Ausführung der halbwendelförmigen Gas durchgänge bzw. Nuten im einzelnen erläutert werden

hi Fig.4 zeigt eine Strömung als zweidimensional« Potential von Dipolen (a)und (b), wenn die Stromlinier vom Quellpunkt (a) des Dipols jeweils auf bestimmter Bahnen zum Senkenpunkt (b) des Dipols zurückkehrer und die Bahnen (n) und (n') Stromlinien darstellen, die ausgewählt sind, um eine halbwendelförmige Nut bzw Durchgang für das Gas zu bilden. Andere Bahnen odei Stromlinien sind als (^dargestellt.

Das Verfahren zur Herstellung der halbwendelförmigen Nuten oder Gasdurchgänge auf der abgeschrägter Oberfläche des kegelstumpfförmigen Düsenkörpers gemäß Erfindung mit einem Fokus (I)OtT spiralförmiger Gasströme ist in F i g. 5 dargestellt. Die Radii dei Grundfläche und der Oberfläche des Kegelstumpfes dessen Querschnitt mit A, B. C und D bezeichnet ist wobei erstgenannte Teile den Düsenkörper bilden werden durch die Radien (R) und (r) von zwei nachfolgend erläuterten Kreisen bestimmt. Die Stromlinien (n) und (n') werden aus Stromlinien ausgewählt welche allgemein als (n,) bezeichnet sind, wie in F i g. A

in dargestellt, wobei sie entsprechend der gewünschten Strahlkraft und des Senkenpunktes (b) der Stromlinier so gewählt sind, daß der Punkt mit einem Projektionspunkt des Fokus (f) zusammenfällt. Dann werden die ausgewählten Stromlinien (n) und (n^r) gezogen wie ir F i g. 5 gezeigt, so daß der Quellpunkt (a) und dei Senkenpunkt (b) der Dipole auf der Linie (A') und (B', sind, und es wird ein Kreis mit dem Radius (R)m\\. dem Senkenpunkt (b) als Mittelpunkt gezogen, derart, daC der Kreis tangentiale Berührung mit der Innenstromlinie fn,/hat. wobei der Tangenspunkt zwischen dem Kreis und der Stromlinie (n) als (m) bezeichnet wird, und der Schnittpunkt des Kreises und der Stromlinie (n')a\s (m'_t bezeichnet ist. Dann, unter Verwendung eines kleinen Kreises mit dem Radius (r), dessen Radius in

Übereinstimmung mit der gewünschten Gestalt des Kegelstumpfes beim Düsenkörper gewählt ist, werden die Schnittpunkte des kleinen Kreises und der Stromlinien (n)und f/77als(l)bzw.(l')bezeichnet. Dann wird ein Kegelstumpf gebildet, bei dem der Radius des Grundkörpers (R) und der Radius der oberen Fläche (r_t ist und die Muster der Kurve m—i und der Kurve m'—Y werden auf der abgeschrägten Oberfläche des Kegelstumpfes abgezeichnet bzw. überschrieben als Musterkurven X und Y. Eine Anzahl von Mustern bzw Abbildungen gleicher Gestalt wird gleichfalls auf dei ganzen Schrägoberfläche des Kegelstumpfes gebildet bzw. aufgetragen, und dann wird die Oberfläche im Bereich zwischen den Kurven X und Ym gewünschter Tiefe gefräst bzw. mit Nuten versehen, um halbwendel· förmige Durchgänge für das Gas herzustellen.

In vorstehender Weise wird verfahren, um den Kegelstumpf zu bilden, nachdem die Radien det Grunffläche und der oberen Fläche bestimmt wurden jedoch kann die Gestalt der notwendigen halbwendel förmigen Furche nach Bildung des Kegelstumpfes bestimmt werden. In diesem Falle wird die innere Stromlinie (n) so bestimmt bzw. ausgewählt daß sie ir tangentialer Beziehung zu einem Kreise steht der die

gleiche Gestalt wie die Grundfläche des Kegelstumpfes hat.

Die Fläche m. in', Γ und 1 zwischen zwei Stromlinien, um die halbwendelförmige Furche zu bilden, und die Anzahl von auf der abgeschrägten Oberfläche des -, Kegelstumpfes gebildeten Nuten bzw. Furchen werden unter Zugrundelegung der gewünschten Betriebskrafl der Düsenstrahlen ausgewählt, bzw. bestimmt.

Für die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist bedeutsam, daß die strahlförmig aus den in halbwendelförmigen Nuten ausgestoßenen Gasströme, die in Rotation versetzt sind, im Senkenpunkt (sink point) der Gasströmung eine Saugwirkung haben, wobei die im Fokuspunkt / zugeführte Flüssigkeit mit hoher Geschwindigkeit in Rotation versetzt und hierbei r, zerstäubt wird, unter Einwirkung der Rotationsbewegung der Gasströme, was die Eigenschaften des Verfahrens hinsichtlich der Zerstäubung und des Niederschlages verbessert.

Hierzu wird vergleichsweise in F i g. 6 die Dichte der Verteilung der zerstäubten Tröpfchen eines Überzugsmaterials dargestellt, gewonnen durch Luflzerstäubungsdüsen mit einem Durchmesser von 2 mm in der Spitze des Flüssigkeitsdurchganges, bei 3,5 kg/cm² Druckluft bei einem Sprühabstand von 15.0 cm. F i g. 6A 2 ϊ zeigt die Dichte der Verteilung der zerstäubten Tröpfchen des Überzugsmaterials unter Verwendung der l.uftzerstäubungsdüse gemäß Erfindung in einem Querschnitt der konischen Zone 9 gemäß F i g. 3, während F i g. 6B ein Muster zeigt, als Dichteverteilung m der zerstäubten Tröpfchen des Überzugsmaterials, gewonnen durch eine handelsübliche Handspritzpistole oder Spritzvorrichtung.

Ferner ist es zweckmäßig, die Unterschiede in der Leistung bzw. Wirkungsweise zu erläutern, wenn r. handelsübliche Flüssigkeitszerstäubung mit Hilfe von Druckluft oder andererseits eine Zerstäubung gemäß Erfindung erfolgt, und zwar anhand der manuellen Zerstäubung. Da bei der handelsüblichen Zerstäubung mit Hilfe von Druckluft die Zerstäubung des Überzugsmaterials oder der Flüssigkeit mil Hilfe eines gerade verlaufenden Strahles erfolgt und gleichzeitig der Sprühbereich durch einen ebenfalls gerade erfolgenden seitlich angesetzten Gasstrom vorgenommen wird, bewegen sich die zerstäubten Tröpfchen der als Überzug dienenden Flüssigkeit geradlinig zu der Überzugsfläche und die Folge davon ist die Bildung von stecknadelförmigen Fehlern auf dem Überzug wegen der Zusammenballung der Tröpfchen in der Ebene des Überzugs. Deshalb wird der Ablauf so beeinflußt, daß 5(1 der Überzug bzw. die Wolke das Bestreben hat. zu einer hinsichtlich der zu überziehenden Fläche entfernten Gegend sich zu bewegen, wobei dieses fehlerhafte Abwandern der zerstäubten Tröpfchen oder Versetzung der Sprühzone durch die seitlich angesetzte Gasströmung verstärkt wird, was unweigerlich zu einem Tröpfchenverlust hinsichtlich des gewünschten Überzuges und einem Streuen weg von dieser Zone führt. Ferner ist nachteilig, daß eine solche Streuung eine Luftverunreinigung oder hygienische Schwierigkeiten t,o jedenfalls beim ständigen Betrieb mit sich bringt. Andererseits, da die Flüssigkeit oder das Überzugsmaterial erfindungsgemäß durch eine rotierende Gasströmung erzeugt wird und deshalb die Fortbewegungsgeschwindigkeit dieser Tröpfchen auf die Überzugsfläche hin niedrig ist, wird die Zusammenballung der zerstäubten Flüssigkeit in der Zerstäubungsebene geringer, was den weiteren Vorteil mit sich bringt, daß die Zerstäubung über einen kleineren Abstand erfolgen kann. Da ferner die Form der aus zerstäubtem Material bestehenden Wolke als eine bestimmte Zone bzw. Bereich festgelegt ist, wird der Verlust an Überzugsmaterial durch Streuung und Zusammenballung, unabhängig von der Tatsache, verringert, wie groß oder klein der Sprühabstand ist. Es ist ferner experimentell erhärtet worden, daß die Zeitperiode, die notwendig ist, um das ganze ÜLerzugsmaterial in eine Bahn abzugeben — unter Einsatz einer handelsüblichen Sprühdüse, mit einem Durchmesser an der Spitze des Flüssigkeitsdurchgangs von 1,5 mm, welcher der Standarddurchmesser ist, unter Verwendung von Druckluft von 4,5 kg/qcm, hergestellt durch einen Kompressor — 3—4 Minuten beträgt, und die Zeitperiode ebenfalls 1,5—2,0 Minuten in dem Fall beträgt, wenn eine Düse mit 2 mm Durchmesser an der Spitze verwendet wird, während dagegen bei der erfindungsgemäßen Luftsprühdüse, bei der ein großer Durchmesser an der Spitze verwendet wird, welche mit dieser Größe bisher bei handelsüblichen Zerstäubungsdüsen nicht verwendet worden ist, wegen der spiralförmig rotierenden Gasströme verwendet werden kann, d. h. das ganze Überzugsmaterial kann in 25 Sekunden bei 5,0 kg/qcm Druck in die Bahn geschickt werden, und erfindungsgemäße Durchmesser 8 mm an der Spitze des Flüssigkeitsdurchganges beträgt. Trotzdem sind die Tröpfchen mehr gleichmäßig und feiner verteilt als bei der handelsüblichen Ausführung.

Wenn ferner bei der erfindungsgemäßen Zerstäubungsdüse die strahlförmige Abgabe von Druckluft unterbrochen wird, wird eine Abgabe von Flüssigkeit oder Überzugsmaterial auf, da die Flüssigkeit selbsttätig in den Durchgang zurückkehrt, verursacht durch eine Luftströmung, wobei Luft zu der sogenannten Vakuumzone fließt, die nahe des Fokus an der Frontseite der Flüssigkeitsdurchgangsspitzc gebildet ist, ohne daß man ein Steuerventil einzusetzen brauchte, welches sonst den Flüssigkeitsausfluß unterbrechen würde. Deshalb wird durch die erfindungsgemäße Ausführung der Düse eine wesentliche Änderung hinsichtlich des Sprühablaufes, verglichen mit bekannten Düsen/erreicht.

Die Erfindung wurde anhand eines zeichnerischen Ausführungsbeispieles erläutert, bei dem der Düsenkörper kegelstumpfförmige Gestalt hat, es ist jedoch ersichtlich, daß je nach Einzelfall, auch ein kegelstumpfartiger, jedoch gewölbter oder sphärischer Körper als Düsenkörper verwendet werden kann.

Wegen der erfindungsgemäßen Vorteile kann die neue Zerstäubungsdüse für verschiedene industrielle Zwecke eingesetzt werden, auch zum Verbrennen von Brennstoffen in ölbrennem, in inneren Brennkraftmaschinen, bei Auftragen von Metall in Verbindung mit Schweißen, zum Versprühen von Insektiziden, Erzeugen von Luftströmungen, zum Anfeuchten von Werkstoffen, in Automotoren, entweder von Hand oder als stationäre Einrichtung.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kegelstumpfförmige, radiale Gaskanäle aufweisende Zerstäuberdüse mit einem bzw. mehreren Durchgängen für das zu zerstäubende Material bzw. eine Flüssigkeit, sowie für ein Treibgas, das einen Gaswirbel bildet, ferner mit einer Abschirmkappe, wobei die äußere Schrägfläche (Konusfläche) der Düse mit spiralförmig und symmetrisch verlaufenden Nuten besetzt ist und die Nuten durch eine konisch verlaufende Abschirmung oder einen Deckel unmittelbar bedeckt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (4) so ausgerichtet oder ausgebildet sind, daß ihr Fokuspunkt (7) mit einem imaginären Scheitelpunkt des Düsenkonus oder dem imaginären Fokuspunkt eines sphärisch ausgebildeten Düsenkörpefs zusammenfällt.

2. Verfahren zur Herstellung einer Zerstäuberdüse nach Anspruch 1, mit etwa halb-wendelförmigen Nuten, dadurch gekennzeichnet, daß diese Nuten durch Aufzeichnen oder Übertragen eines Paares von Stromlinien auf der vertieften Seite des hydrodynamischen Dipols durch ebene Projektion auf die abgeschrägte Fläche des Kegelstumpfes oder des kegelstumpfförmigsphärischen Körpers der Düse gewonnen werden, nach diesem Arbeitsgang, in Übereinstimmung mit der übertragenen Abbildung eine lialb-wendelförmige Nut gebildet, dann eine Mehrzahl von halbwendelförmigen Nuten gleicher Gestalt und derart verteilt auf der Schrägfläche gebildet werden, daß der Fokuspunkt dieser Nuten mit dem Tiefpunkt (b) des Dipols auf der Achse des Kegelstumpfes oder eines sphärischen Körpers zusammenfällt.