DE2535089A1

DE2535089A1 - Vorrichtung zum zerstaeuben von fluessigkeiten und verwendung dieser vorrichtung

Info

Publication number: DE2535089A1
Application number: DE19752535089
Authority: DE
Inventors: C Lyle Lacy; Arthur E Neumann; Larry N Pearce
Original assignee: Cotton Inc
Current assignee: Cotton Inc
Priority date: 1974-08-08
Filing date: 1975-08-06
Publication date: 1976-02-19
Also published as: US3917167A; JPS5142114A; AU8368475A; ZA754924B

Description

Dr.-lng. E. BERKENFSLD * Dipf.-tn^. H< BERKeMf-ELD, Patentanwälte, Köln Anlage Aktenzeichen

zur Eingab, vom 29. JUÜ 1975 VA. Name d. Ann,. COTTON, INCORPORATED

Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten und Verwendung dieser Vorrichtung ____

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten und auf die Verwendung dieser Vorrichtung«, Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf eine leicht zu reinigende und/oder zu wartende Zerstäuberdüse, die bei schwierig zu handhabenden Flüssigkeiten besondere Verwendung findet und die sich zum Zerstäuben von Flüssigkeiten in Tröpfchen gleichförmiger Größe eignet.

Der Vorgang des Zerstäubens ist auf verschiedenen Gebieten des Ingenieurwesens von bemerkenswerter Bedeutung. Hierzu gehören die chemische Industrie mit verschiedenen Verfahren, wie das Trocknen, Verdampfen und die Absorption, die Überzugsindustrie, bei der Farbe mit Sprühverfahren aufgetragen wird, die Landwirtschaft mit Verfahren zum Stimulieren und zum Schutz der Ernte, usw. Das Zerstäuben einer Flüssigkeit erfolgt typischerweise durch Ausdrücken der Flüssigkeit durch eine Düse unter Druck in die Atmosphäre, in der sich die Flüssigkeit in Tröpfchen zusammenzieht.

Düsen nehmen häufig die Form von zylindrischen Düsenkörpern an, die an einem Ende mit einer quer verlaufenden DUsenplatte oder -scheibe abgedeckt sind. Mit einer üblichen Schraubringverbindurg ist diese Scheibe im allgemeinen lösbar mit dem Ende des DUsenkörpers verbunden. Ein Beispiel für eine solche Düsenkonstruktion wird unter anderem in der US-PS 3 679 137 gegeben,. Die Offenbarung dieser Patentschrift wird in diese Anmeldung eingeschlossen, als ob sie in voller Länge zitiert würde.

Düsenformen, wie sie in dieser US-PS offenbart werden, sind in der Vergangenheit mit mindestens teilweiser allgemeiner Anerkennung verwendet worden. Trotzdem bleibt Raum für wesentliche Verbesserungen,

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Insbesondere bleibt zu bemerken, daß die üblichen Düsenscheiben wegen Überlegungen in bezug auf Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit oft aus sehr dickem Messingblech gefertigt wurden. Die Bohrungen in diesen Scheiben werden häufig sehr genau mit einem Durchmesser von wenigen einhundertstel Zoll oder weniger gebohrt. Daher sind übliche Düsenscheiben in ihrer Fertigung etwas aufwendig.

In vielen Fällen wird häufig auch ein fächerförmiges Sprühmuster gewünscht. Ein solches Sprühmuster läßt sich mit einer kreisförmigen Düsenscheibe erreichen mit Scheibenform und einer oder mehreren durch die Scheibe durchgebohrten Reihen von radial verlaufenden Bohrungen. Ein genaues Bohren dieser radialen Öffnungen erhöht nur die bereits erwähnten Herstellungskosten und -Schwierigkeiten. .

Bei einem Sprühvorgang führen die in dem abzugebenden flüssigen Medium suspendierten Feststoffteilchen zu einem Verstopfen der in der Scheibe vorgesehenen Öffnung oder Öffnungen. Bei einem solchen Zusetzen muß die Vorrichtung zwecks Wartung außer Betrieb gesetzt werden. In einem solchen Fall wird die Bedienungsperson den Druck von dem abzugebenden Medium wegnehmen und den Schraubkragen zur Freigabe der DUsenscheibe entfernen, damit er diese untersuchen und manuell reinigen kann. Für alle auf diesem Gebiet Bewanderten ist es dabei klar, daß die in dem Düsenkörper befindliche Flüssigkeit bei den oben erwähnten Arbeitsvorgängen in aller Wahrscheinlichkeit auf die Hände und Unterarme der Bedienungsperson auftreffen wird. In einigen Fällen ist dies lediglich zu beanstanden und unangenehm. In anderen Fällen ist es jedoch zwingend, daß die Hände der Bedienungsperson vor einem unmittelbaren Kontakt mit der zu zerstäubenden Flüssigkeit geschützt werden. Beispiele hierfür sind Flüssigkeiten mit einem unzerstörbare Farbstoffe enthaltenden Trägerstoff oder in der Landwirtschaft zu verwendende Flüssigkeiten, die bei Einatmung und/oder Hautabsorption hochgradig giftig sind. Ein besonderes Beispiel für eine solche Flüssigkeit ist Paraquat. Dies ist der Sammelname für ein 1,1'-Dimethy1-4-4'-bipyridinsalz. Paraquat ist ein in Wasser lösliches und bei Hautabsorption hochgradig schädliches gelbes Herbicid.

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Eine ähnliche Schwierigkeit stellt sich bei einer Inderung des Sprühmusters ein. Auch in diesem Fall muß die gesamte Vorrichtung abgeschaltet und die Düsenscheibe durch eine mit einem geeigneteren Öffnungsmuster ersetzt werden. Auch bei diesem Wechsel kann die Verschmutzung der Bedienungsperson wieder eine Schwierigkeit in der oben beschriebenen Weise darstellen.

Ein weiterer bedeutsamer Punkt bei diesen Sprühvorgängen ist die Neigung der versprühten Flüssigkeit, sich in Tropfen unterschiedlicher Größen zusammenzuziehen. Als ein Beispiel sei auf übliche Sprühdosen verwiesen, die auf Erzeugen von Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser von 150 Mikron ausgelegt w sind. Ebenso erzeugen sie aber auch Tröpfchen in einem Durchmesserbereich von 1 oder 2 bis zu 300 oder 400 Mikron. Obgleich dieser Bereich an Tröpfchengrößen für einige Anwendungen annehmbar ist, ist doch in vielen Fällen eine feinere Steuerung der Tröpfchengröße während der Zerstäubung äußerst erwünscht,,

In diesem letzteren Zusammenhang hat es sich auf dem Gebiet extensiver Landwirtschaft beim Zerstäuben von Herbiciden und Pesticiden herausgestellt, daß Tröpfchen niedriger Größe aus dem gewünschten Anwendungsgebiet herausgeblasen werden oder einfach wegdriften, während größere Tröpfchen zusammenfließen und von den Blattoberflächen ohne das Bewirken der erwünschten biologischen Vorgänge abfließen. .Ähnliches tritt beim Aufsprühen von Überzügen auf. Sehr feine Tröpfchen werden in einem über Kopf angeordneten Absaugesystem abgezogen, während sehr große Tröpfchen auf einer zu überziehenden Fläche unerwünschte Ansammlungen bilden.

In der Vergangenheit hat sich mindestens eine Vorrichtung als eine solche herausgestellt, die das Steuern der Tröpfchengröße während eines Zerstäubungsvorganges ermöglicht. In diesem Zusammenhang sei die Aufmerksamkeit noch einmal auf die bereits erwähnte US-PS gelenkt. In dieser Patentschrift wird eine vibrierende Düsenstrahl-Zerstäubervorrichtung beschrieben, in der ein magnetostriktiver Stab im Inneren eines Düsenkörpers montiert ist und in einer durch eine DUsenplatte abzugebender Flüssigkeit Schwingungen erzeugt. Damit wird die Flüssigkeit strömungsabwärts von der Düsenplatte in C 101/14

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Tröpfchen gleichförmiger Größe aufgebrochen.

Obgleich nun die in dieser Patentschrift beschriebene Vorrichtung in bezug auf eine genaue Abgabe einer Flüssigkeit ein beträchtliches Potential liefert, verbleibt noch Raum für wesentliche Verbesserungen.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß das Einsetzen einer magnetostriktiven schwingenden Stange in das Innere eines Düsenkörpers mindestens ein schwerwiegendes Dichtproblem bringt wie auch das Ausströmen der Flüssigkeit durch den Düsenkörper behindert. Zusätzlich wäre eine Vergrößerung der Tröpfchenbildung und/oder eine Verringerung des Energieaufwandes bei Beibehalten einer annehmbar genauen Tröpfchensteuerung erwünscht.

Die im vorstehenden aufgezeigten Probleme sind nicht als ausschließlich anzusehen. Sie sind als einige von denen zu verstehen, die die Wirksamkeit der bekannten Zerstäuberanordnungen mindern. Noch andere bemerkenswerte Schwierigkeiten mögen bestehen. Die aufgezeigten Schwierigkeiten sollten jedoch ausreichen darzustellen, daß die in der Vergangenheit erschienenen Zerstäuberverfahren und -vorrichtungen insgesamt gesehen nicht vollständig zufriedenstellend waren.

Demnach liegt eine allgemeine Aufgabe der Erfindung in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuber- oder Sprühverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, die die Probleme der zuvor beschriebenen Art ausschalten oder herabsetzen.

Insbesondere liegt eine Aufgabe der Erfindung in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuberverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, die das Warten am Einsatzort und im Einsatzgebiet erleichtern.

Eine verwandte Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuberverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, bei der sich die Wartung einfach ohne Beschmutzung der Bedienungsperson mit der durch die Anordnung abzugebenden Flüssigkeit durch-C 101/14

führen läßt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuberverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, die Einstellungen zum Erzeugen von verschiedenartigen Sprühmustern erleichtert.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuberverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, die sich im Einsatzgebiet selbst leicht reinigen läßt.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines neuartigen Zerstäuberverfahrens und einer zugehörigen Vorrichtung, die das Ausbilden von Tröpfchen gleichförmiger Größe während eines Zerstäubervorganges verbessert.

Eine noch andere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Zerstäuben in gleichförmige Tröpfchen, bei der ein zentrierter Flüssigkeitsströmungsweg durch die Vorrichtung in einem im wesentlichen unbehinderten Zustand zum Erleichtern der Durchströmung durch die Vorrichtung beibehalten wird.

Eine noch andere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines neuartigen Verfahrens und einer Vorrichtung zum Zerstäuben in gleichförmige Tröpfchen, bei denen die vorteilhaften Eigenschaften einer Steuerung der Tröpfchengröße beibehalten werden, während die zum Erfüllen dieser Forderung benötigten Energiemengen herabgesetzt sind_o

Eine noch andere Aufgabe der Erfindung liegt in der Ausbildung eines Verfahrens und einer Vorrichtung zum Herstellen von gleichförmigen Tröpfchen, die hochgradig robust und in ihrer Fertigung gleichermaßen einfach und wirtschaftlich ist.

Mach der Erfindung ist nun eine bevorzugte Ausführungsform vorgesehen, die mindestens einige der vorstehend genannten Aufgaben lösen soll. Diese Ausführungsform enthält eine Leitung mit einem ge-

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schlossenen Ende und mit einem anderen mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeit verbundenen Ende. Am geschlossenen Ende der Leitung ist eine radiale Öffnung durch sie durchgeführt. Eine vibrierende Vorrichtung, wie eine magnetostriktive Anordnung, ist fest mit der Außenseite der Leitung verbunden und überträgt auf diese hochfrequente Schwingungen. Ein Fling mit einem über dem Durchmesser der Leitung liegenden Eigendurchmesser ist am geschlossenen Ende auf die Leitung aufgesetzt und mit einer radialen Öffnung versehen, die im Betrieb auf die in der Leitung vorgesehene Radialöffnung ausrichtbar und in ihren Abmessungen mit dieser kompatibel ist. Ein dünnes, im allgemeinen flaches flexibles Band mit mehreren Öffnungen liegt lösbar zwischen der Außenseite der Leitung und der Innenseite des Ringes in einer sich über die Radialöffnung und die Bohrung erstreckenden Lage. Der Ring ist so mit der Leitung verbunden, daß die Kanten des die Öffnungen enthaltenden Bandes zwischen der Innenfläche des Ringes und der Außenfläche der Leitung befestigt sind. Von der Vibrations einheit ausgehende Schwingungen werden damit durch die Leitung auf das die Öffnungen enthaltende Band übertragen, das mit der durch die Öffnungen ausströmenden Flüssigkeit zusammenwirkt und diese stromabwärts von den öffnungen in feine Tröpfchen gleichförmiger Größe unterteilt.

Die erfindungsgemäße Anwendung dieser bevorzugten Ausführungsform liegt darin, einen Flüssigkeitsstrom in eine Vielzahl von Flüssigkeitströpfchen aufzustäuben, wobei ein dünnes, im allgemeinen flaches, flexibles und öffnungen enthaltendes Band über eine in einer Öffnung enthaltene radiale Öffnung gelegt wird, wobei die Leitung mit einem unter Druck abzugebenden Mittel in Verbindung steht. Ein Ring mit einem den Durchmesser der Leitung übersteigenden Eigendurchmesser ist auf das geschlossene Ende der Leitung aufgesetzt. Der Ring weist eine Radialöffnung der Art auf, daß diese im Betrieb mit der sich durch die Leitung erstreckenden Radialöffnung ausgerichtet werden kann. In der nächsten Stufe wird der Ring lösbar mit der Leitung verbunden, wobei die Kanten des die Öffnungen enthaltenden Bandes zwischen der Innenseite des Ringes und der Außeniseite der Leitung befestigt werden. Falls dann die Flüssigkeitströpfchen gleichförmiger Größe erzeugt werden sollen, wird die Leitung durch einen fest mit ihrer Außenseite verbundenen Vi-

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brationsmechanismus in Vibrationen versetzt und damit Schwingungen auf das die Leitung durchströmende Mittel ausgeübt, wodurch die Flüssigkeit abwärts des die Öffnungen aufweisenden Bandes in Tröpfchen gleichförmiger Größe aufgeteilt wird.

Diese und viele andere Aufgaben und Vorteile der Erfindung ergeben sich für Fachleute bei einem Lesen der beiliegenden Patentansprüche in Verbindung mit der ins einzelne gehenden Beschreibung der Erfindung und der beigehefteten erläuternden Zeichnungen.

In den Zeichnungen sind gleiche Bezugszeichen bei gleichen Teilen angewendet. In den Zeichnungen ist:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung eines Traktors mit einer Balkensprühanordnung mit erfindungsgemäß aufgebauten Düsen,

Fig«, 2 eine ins Detail gehende Seitenansicht einer bevorzugten Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Düse,

Fig. 3 eine Bodenansicht der in Fig. 2 gezeigten Düse,

Fig. 4 eine auseinandergezogene Darstellung des Düsenkopfes der in Figo 2 gezeigten Düse,

Fig. 5 eine Stirnansicht in Blickrichtung der Linie 5 - 5 in Fig. 2,

Fig. 6 eine Stirnansicht auf eine andere Ausführungsform des Düsenkopfes der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Düse und

Fig. 7 eine Stirnansicht noch einer anderen Ausführungsform des Kopfes der in den Figuren 2 bis 5 gezeigten Düse.

Vor einer in Einzelheiten gehenden Erörterung der bevorzugten erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen zum Versprühen von Flüssigkeiten mag es nützlich sein, auf mindestens ein Gebiet besonders nützlicher Anwendung der Erfindung zu verweisen.

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Fig. 1 zeigt einen typischen in der Landwirtschaft verwendeten Traktor 10 mit einer Sprühanlage mit einem Tank 12 für die biologische Steuerflüssigkeit und mit einem hinter dem Tank 412 befestigten horizontalen Sprühbalken 14.

Der Sprühbalken 14 besteht aus einem hohlen Rohr 15 oder einer anderen geeigneten Leitung und hat vorzugsweise eine die gesamte Breite des Traktors 10 übersteigende Länge. Mehrere kurze hohle Zweigleitungen 16 erstrecken sich in gleichmäßigen Abständen über der Länge des Rohres 15 verteilt von diesem nach hinten. Die Zweigleitungen 16 liegen vorzugsweise in einer Ebene und verlaufen im allgemeinen senkrecht zu der Längsachse des Rohres 15« Jede Zweigleitung führt die Flüssigkeit aus dem Rohr 15 zu einer Düsenanordnung 18 am Ende der Zweigleitung. Dort wird die Flüssigkeit zerstäubt.

Die in den Figuren 2 bis 5 in größerem Detail dargestellte Düsenanordnung 18 enthält ein Leitungsglied 20, das auf geeignete Weise, zum Beispiel über die Schraubverbindung 22 mit dem rückwärtigen Ende der Zweigleitung 16 verbunden ist. Das Leitungsglied 20 besteht aus einem kurzen Rohrstück mit einem Durchmesser ähnlich dem der Zweigleitung 16.

Das Leitungsglied 20 trägt ein allgemein U-förmiges Erregerschutzblech 24 mit zwei Armen 26, 28 und einer Klammer 30. Die Leitung 20 tritt durch geeignete Öffnungen in den beiden Armen 26 und 28 durch und wird fest und trotzdem lösbar von der Klammer 30 gehalten. Das Erregerschutzblech 24 wird durch Verbindung mit der Klammer 30 in bezug auf das Leitungsglied 20 festgehalten.

Die Klammer 30 enthält zwei Schenkel 31 und einen Querbolzen 32. Dieser ist angezogen und zieht dabei die beiden Schenkel 31 fest auf das Leitungsglied 20 (siehe Fig. 3). Der Bolzen 32 oder eine andere geeignete lösbare Verbindungseinrichtung erleichtert die Ausrichtung der Klammer 30 und des U-förmigen Bügels 24 gegenüber dem Leitungsglied 20.

Nach der Darstellung in Fig. 2 nimmt d^t Klammer 30 ein Ende eines C 101/14

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magnetostriktiven Erregergliedes 34 auf. Dieses ist mit elektrischen Leitern 36 an eine von dem Traktor 10 getragene geeignete Hochfrequenzstromquelle angeschlossen.

An seinem von der Schraubverbindung 22 abgelegenen Ende weist das Leitungsstück 20 ein Außengewinde auf, auf das ein Innengewinde aufweisender Düsenkopf 38 aufgeschraubt ist. Hierzu zeigt Fig. 4 am besten, daß der Düsenkopf 38 einen allgemein sechseckigen Abschnitt 40 und einen allgemein zylinderförmigen Abschnitt 42 aufweist. Der sechseckförmige Abschnitt 40 erleichtert die Verbindung udnd das Aufsetzen des Düsenkörpers 38 gegenüber dem Leitungsstück 20.

Der Zylinderabschnitt 42 enthält eine ebene Stelle 44 und eine Radialbohrung 46. Diese trifft senkrecht auf eine in Längsrichtung durch den Düsenkörper 38 durchlaufende Blindbohrung 47 auf. Die Radialbohrung 46 und die flache Stelle 44 liegen sich vorzugsweise diametral gegenüber. Im Idealfall haben die Radialbohrung 46 und die Längsbohrung 47 gleiche Gesamtströmungsflache, um damit den Strömungswiderstand auf ein Minttinum herabzusetzen. Zusätzlich sollte der Düsenkörper 38 so auf dem Leitungsglied 20 angeordnet sein, daß die Radialbohrung 46 senkrecht zu der Längsachse der magnetostriktiven Vorrichtung 34 verläuft.

In Fig. 5 wird ein Ringglied 48 in einer gegenüber dem zylinderförmigen Abschnitt 42 des Düsenkörpers 38 exzentrischen Lage gezeigt. Nach Fig. 4 a hat das Ringglied 48 eine Gewinde aufweisende Radialbohrung 50 und eine dieser diametral gegenüberliegende allgemein rechteckförmige gebogene öffnung 52. Diese Radialöffnung hat von der Achse des Ringes 48 aus gemessen vorzugsweise einen eingeschlossenen Winkel von 60 bis 80°. Die Radialöffnung 52 läßt sich radial mit der Radialbohrung 46 des Düsenkörpers 38 ausrichten, wenn der Ring 48 auf diesem befestigt ist.

Zum Befestigen des Ringes 48 auf dem zylindrförmigen Abschnitt 42 ist eine Flügelschraube 54 vorgesehen. Diese Flügelschraube 54 enthält vorzugsweise ein allgemein flaches Ende 56, das bei richtig auf dem Düsenkörper 38 aufgesetztem Ring 48 an der flachen

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Stelle 44 des zylindrischen Abschnittes 42 anschlägt.

In Fig. 4 ist auch ein dünnes, normalerweise flaches, Öffnungen aufweisendes flexibles Band 58 dargestellt. Es enthält zwei allgemein parallele Reihen aus Öffnungen 60 gleicher Größe. Das Band 58 besteht vorzugsweise aus einem dünnen, flachen, flexiblen, nachgebenden Material, das seine Herstellung erleichtert und seine Anpassung an die bogenförmige Oberfläche des zylindrischen Abschnittes 42 ermöglicht. Ein Beispiel für mindestens ein solches Material ist verhältnismäßig dünner, rostfreier Stahl.

Die Öffnungsplatte 58 ist so in dem Ring 48 angeordnet, daß ihre Längskanten 62 im allgemeinen parallel zu den in Umfangsrichtung orientierten Kanten der Radialöffnung 52 verlaufen. Wenn die Flügelschraube 54 dann gegen die flache Stelle 44 des Düsenkörpers angezogen wird, wird die Öffnungsplatte 58 zwischen dem zylindrischen Abschnitt 42 des Düsenkörpers 38 und der Innenfläche 64 des Ringes 48 sicher in Eingriff gehalten.

Mit richtig in der Düsenanordnung 18 ausgerichteter Öffnungsplatte 58 zeigt Fig. 3 die Düsenanordnung 18 in betreibsbereiter Stellung.

Zum Erzielen einer besseren Abdichtung zwischen dem Ring 48, der Düsenplatte 58 und dem zylindrischen Abschnitt 52 ist die innere Ringfläche 64 hinterschnitten. Fig. 4 zeigt dies deutlich. Die Flächenkrümmung des hinterschnittenen Abschnittes 66 ist vorzugsweise an die Krümmung des zylindrischen Abschnittes 42 des Düsenkörpers angeglichen. Alternativ kann auch der zylindrische Abschnitt 42 um die Öffnung 46 herum mit einem Krümmungsradius versehen werden, der gleich dem Radius der Krümmung des Ringes 48 ist.

Fachleute werden es als Vorteil ansehen, entlang der inneren Ringfläche 64 zur Aufnahme des Bandes 58 eine Aussparung vorzusehen. Eine solche Aussparung würde notwendigerweise eine die seitliche Breite des Bandes 58 leicht übersteigende Breite und eine Tiefe haben, die etwas unter dessen Stärke liegt.

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In Fig. 6 ist nun eine andere Ausführungsform der Zerstäuberdüse dargestellt. Im speziellen ist der Ring 48 mit einer entlang einem wesentlichen Abschnitt seiner inneren Oberfläche 64 eingesparten Fläche 68 versehen. Das die Öffnungen aufweisende Band 70 ist verlängert und mit drei getrennten Öffnungsgebieten 70a, 70b und 70c versehen, die jede wählbar zwischen der Radialbohrung 46 und der Radialöffnung 52 des Ringes 48 anzuordnen sind. Jede der getrennten die Öffnungen aufweisenden Gebiete enthält Öffnungen mit gleichförmigem Durchmesser. Der Öffnungsdurchmesser in den benachbarten Gebieten 70a, 70b und 70c kann je nach Wunsch gleich oder verschieden sein.

Um die verschiedenen Bandgebiete in ihrer Arbeitsstellung zu halten, weist der Ring 48 Bohrungen 50a und 50b mit Innengewinde auf. Diese nehmen eine Flügelmutter 54 auf.

Die in Fig. 6 dargestellte Ausführungsform erlaubt einen raschen Wechsel in der Öffnungsgröße und/oder dem Strömungsmuster, falls ein solcher Wechsel erwünscht ist. Falls sämtliche öffnungen der benachbarten Abschnitte7Oa, 70b und 70c jedoch miteinander identisch sein sollten, ermöglicht diese Ausführungsform einen raschen Austausch zum Reinigen einer Öffnung. Hierzu muß man lediglich den Ring 48 verschieben.

Fig. 7 zeigt noch eine andere Ausführungsform. Gezeigt wird eine andere Variante des die Öffnungen aufweisenden Bandes, das zwischen dem Düsenkörper 38 und dem Ring 48 liegt. Im speziellen wird ein dünnes, flexibles, öffnungen aufweisendes Band 72 gezeigt, das in einer Vorratshülse 74 aufgewickelt und von dort auf eine Aufwickelspule 76 aufgespult werden kann. Diese Aufwicke!spule 76 kann zum Beispiel einen Vorschiebehebel 78 aufweisen. Er wird in Richtung des Pfeiles 80 zum Vorschieben des Bandes 72 wie eine Ratsche vorgeschoben.

Das die Öffnungen aufweisende Band 72 kann auch aus mehreren solche öffnungen aufweisenden Gebieten bestehen, wie sie in Fig. 6 dargestellt sind. Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform wird jedoch angenommen, daß sämtliche Öffnungen den gleichen Durch-C 101/14

messer haben.

Wenn das die öffnungen aufweisende Band 72 zum Freisetzen eines neuen Öffnungsgebietes vorgeschoben werden soll, wird die Flügelschraube 54 zum Vergrößern des Zwischenraumes zwischen dem DUsenkörper 38 und dem Ring 48 etwas losgeschraubt. Der Vorschubhebel 78 wird dann in Richtung des Pfeiles 80 geschwenkt und bringt ein neues Öffnungsgebiet in eine Lage zwischen der Radialöffnung 52 und der Radialbohrung 46.

Zurückkommend auf Fig. 1, der Sprühbalken 14 wird dort noch mit einer anderen Erregeranordnung gezeigt. Diese besteht aus einer magnetostriktiven Erregeranordnung 82. Der oben beschriebenen ist sie ähnlich. Die Erregeranordnung 82 ist jedoch unmittelbar mit der Leitung 15 verbunden und erzeugt in dieser Längsschwingungen. Diese einzige Einheit reicht dann aus, um sämtliche Zweigleitungen auf mindestens der Hälfte des Balkens zu beidienen. Bei dieser Ausführungsform kann es dann erwünscht sein, ein magnetostriktives Element zu verwenden, das länger als das Element 34 ist.

Durch Anordnung der Radialbohrung der DUsenanordnungen 18 wie dies oben beschrieben wurde, erfolgt die Erregung der Ausfihrungsform immer noch senkrecht zu der Flüssigkeitsdirchströmung durch die DU-senöffnungen.

Betriebsweise

Im Betrieb wird eine geeignete Flüssigkeit aus dem Tank 12, durch die Leitung 15, die Zweigleitungen 16 und die Leitungsglieder 20 zu den allgemein zylindrischen Bohrungen 48 jedes Düsengliedes 38 geleitet. Die Flüssigkeit verläßt die zylindrischen Bohrungen 48 über die Radialbohrungen 46 und tritt dann durch die öffnungen 60 des die öffnungen aufweisenden Bandes 58 durch.

Während des Durchlaufes der Flüssigkeit durch die Düsenanordnung 18 wird die magnetostriktive Vorrichtung 34 betätigt und erzeugt in dem Leitungsglied 20 und der an diesem befestigten Düsenanordnung 18 Längsschwingungen. Auf diese Weise wird das die öffnungen

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aufweisende Band 58 senkrecht zu der durch es hindurchtretenden Strömung in Schwingungen versetzt und bewirkt, daß sich die durch die öffnungen 60 durchtretende Flüssigkeit zu feinen gleichmäßig großen Tröpfchen zusammenzieht.

Für ein Warten oder Reinigen der Düsenanordnung wird die Flügelschraube 54 einfach abgezogen und der Ring 48 von der Düsenanordnung abgenommen. Die den Reinigungsvorgang ausführende Person kann damit ihre Hände einfach vor einer Berührung mit den schädlichen Flüssigkeiten schützen, die durch die Zerstäuberdüse austreten. Da die Flügelsehraube 54 weiter der Radialbohrung 46 diametral gegenüberliegt, ist es unwahrscheinlich, daß sich irgendwelche schädlichen Stoffe auf dieser Flügelschraube abgesetzt haben. Bei abgenommenem Ring 48 und entfernter DUsenplatte 54 läßt sich ein geeignetes Reinigungsmittel durch das Leitungsglied 20 durchdrücken, um damit dessen innere Flächen zu reinigen.

Falls sich die Öffnungen des Bandes 58 zu irgendeinem Zeitpunkt während des Betriebes der Zerstäuberdüse zusetzen sollten, erleichtern beide der in den Figuren 6 und 7 gezeigten Ausführungsformen die Wartung. Sie ermöglichen das Vorschieben eines reinen Stückes des die Öffnungen aufweisenden Bandes zwischen die Radialbohrung und die Radialöffnung.

Die Düse ist vorstehend in Verbindung mit der Abgabe von flüssigen biologischen Steuermitteln beschrieben worden. Selbstverständlich ist die Erfindung jedoch nicht auf dieses Anwendungsgebiet beschränkt. Zum Beispiel leuchtet es ohne weiteres ein, daß die Düse auch sehr wirkungsvoll beim Aufsprühen von Farben, bei chemischen Prozessen uhsw₀ eingesetzt werden kann.

Zusammenfassung der wichtigsten Vorteile

Bei der vorstehenden Beschreibung eines Zerstäuberverfahrens und einer Zerstäubervorrichtung gemäß den bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung sind schon zahlreiche Vorteile im speziellen und naturgegeben offenbart worden«. Trotzdem 4 mag ein kurzer Abriß der Hauptvorteile an dieser Stelle sowohl nützlich als auch

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zweckmäßig sein.

Ein grundsätzlicher Vorteil der Erfindung ergibt sich aus der Tatsache einer Zerstäuberdüsenanordnung, die ein einfaches Warten und/oder Reinigen am Arbeitsplatz selbst und im unmittelbaren Einsatzgebiet zuläßt. Darüber hinaus und in einer ähnlichen Weise ermöglicht die erfindungsgemäße Zerstäuberdüsenanordnung rasche Wechsel in den Düsenöffnungsgrößen und/oder den Strömungsmustern.

Ein zugehöriger bedeutsamer Vorteil liegt in der Möglichkeit, daß die erfindungsgemäße Zerstäubervorrichtung gewartet, gereinigt und/oder gewechselt werden kann, ohne daß daebei die Bedienung einer Verschmutzung durch die zu zerstäubende Flüssigkeit ausgesetzt wird.

Weiter hat sich herausgestellt, daß die äußere Erregung der Düsenanordnung senkrecht zu der Strömungsrichtung der Flüssigkeit durch die öffnungen des diese Öffnungen aufweisenden Bandes eine gleichförmige Tröpfchenbildung begünstigt.

Zusätzlich hat sich gezeigt, daß eine Erregung der Düsenanordnung von außen die gewünschten Ergebnisse bringt und e-b Abdicht- und Strömungsschwierigkeiten gleichzeitig auf ein Minimum zurückführt. In einigen Fällen kommt noch hinzu, daß eine Erregung des Sprühbalkens im Unterschied zu einer Erregung der einzelnen Düsenanordnungen annehmbare Ergebnisse bringt und gleichzeitig den Leistungsaufwand herabsetzt.

Ein noch anderer wichtiger Vorteil liegt in der Ausbildung einer Zerstäuberdüsenanordnung, die ein dünnes scheibenförmiges, flexibles und Öffnungen aufweisendes Band verwendet, das sich verhältnismäßig kostengünstig herstellen läßt und trotzdem robuste Abnutzungsfestigkeit aufweist.

Bei der Beschreibung der Erfindung ist auf bevorzugte Ausführungsformen Bezug genommen worden. Fachleute und solche, die mit der Offenbarung der Erfindung vertraut sind, werden jedoch Brgänzungen, Zusätze, Weglassungen und andere Modifikationen erkennen,

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die in den Rahmen der Erfindung fallen, wie er in den Ansprüchen umrissen ist.

Patentansprüche ;

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Claims

Dr.-lng. E. BERKENFELD · Dipl.-lng. H. BERKENFELD, Patentanwälte, Köln

iX 29. Juli 1975 my. 2TaI CO™™, INCORPORATED

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Patentansprüche

l] Düsenvorrichtung zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in Tröpfchen (leichförmiger Grosse, gekennzeichnet durch:

ein an einem Ende geschlossenes und an seinem anderen Ende mit einem unter Druck stehenden Medium verbundenen Leitungsglied, das eine im allgemeinen unbehinderte Innenbohrung und an einer Stelle neben seinem geschlossenen Ende eine seine Wand durchdringende radiale öffnung aufweist,

fest mit einer Aussenfläche des Leitungsgliedes verbundene Schwingeinrichtungen, um das Leitungsglied mit hochfrequenten Schwingungen zu beaufschlagen,

mit dem Leitungsglied im allgemeinen an dessen geschlossenen Ende verbundene Ringeinrichtungen, deren Durchmesser grosser als der des Leitungsgliedes ist, wobei die Ringeinrichtungen weiter noch eine radiale öffnung aufweisen, die im Betrieb mit der radialen öffnung in dem Leitungsglied ausrichtbar und in ihren Abmessungen auf diese abgestimmt ist,

ein dünnes, normalerweise flaches, flexibles, öffnungen aufweisendes Band mit mehreren durch es durchtretenden öffnungen, das lösbar zwischen der Aussenfläche des Leitungsgliedes und der Innenseite der Ringeinrichtung in einer Stellung eingespannt ist, in der es sich über die Radialöffnung in dem Leitungsglied und der Radialöffnung in der Ringeinrichtung erstreckt und

eine mit der Ringeinrichtung verbundene Befestigungseinrichtung, um die Ringeinrichtung lösbar mit dem Leitungsglied zu verbinden, wobei dann die zentrische Längsachse der Ringeinrichtung gegenüber der zentrischen Längsachse des Leitungsgliedes versetzt ist, so dass die Kantenabschnitte des Bandes zwischen der

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der Innenfläche der Ringeinrichtung und der Aussenfläche des Leitungsgliedes gehalten sind, wobei sich das Band in eine mit der Aussenfläche des Leitungsgliedes kompatible bogenförmige Stellung biegt und Schwingungen der Schwingeinrichtung über das Leitungsglied auf das die öffnungen aufweisende Band übertragen werden, das mit durch die öffnungen durchtretende Flüssigkeit zusammenwirkt, um die Flüssigkeit strömungsabwärts von den öffnungen in feine gleichförmig grosse Tropfchen aufzuteilen.
2. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das die öffnungen aufweisende Band mehrere solche öffnungen aufweisende Zonen enthält und diese in solchem Abstand auf dem Band angeordnet sind, dass zu jedem Zeitaugenblick nur eine solche Öffnungszone mit einer Radialöffnung in dem Leitungsglied ausrichtbar ist.
3. Düsenvorrichtung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Vorschubeinrichtung zum wählbaren Vorschieben des die öffnungen aufweisenden Bandes, um die jeweils nächste Öffnungszone über die Radialöffnung des Leitungsgliedes zu schieben.
4. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungseinrichtung eine von der Ringeinrichtung getragene Befestigungseinrichtung mit Gewinde ist und diese in einer Lags gehalten wird, in der sie allgemein radial zu dieser verläuft, und dass sie derart betätigbar ist, dass sie mit der Aussenfläche des Leitungsgliedes in einer Lage diametral gegenüber der Radialöffnung in Eingriff gelangt.
5. Düsenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungseinrichtung eine langgestreckte magnetostriktive Einrichtung ist, die auf dem Leitungsglied in einer Stellung befestigt ist, in der die zentrische Längsachse der magnetostritiven Einrichtung parallel zu der zentrischen Längsachse des Leitungsgliedes liegt und senkrecht gegenüber den Achsen der öffnung in dem die öffnungen aufweisenden Band.

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6. DUsenvorrichtung nach Anspruch 1-5, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

eine langgestreckte hohle Leitung, deren eines Ende mit einer unter Druck stehenden biologischen Kontrol!flüssigkeit in Verbindung steht,

ein mit der Leitung verbundener BefestigungsbUgel,

eine von dem Befestigungsbügel getragene magnetostriktive Einrichtung, die die Leitung mit hochfrequenten Längsschwingungen beaufschlagt,

einen Düsenkopf mit einer zentrischen Längsbohrung, die an einem Ende geschlossen ist und an ihrem anderen Ende mit dem anderen Ende der langgestreckten, hohlen Leitung verbunden ist, eine Radialöffnung die Längsbohrung im allgemeinen am geschlossenen Ende des Düsenkopfes schneidet und dass die Querbohrung in Flüssigkeitsverbindung mit dem unter Druck stehenden flüssigen biologischen Steuermittel steht,

ein Ring mit einer Radialbohrung, die auf die Radialöffnung des Düsenkopfes ausgerichtet und ausserhalb des Düsenkopfes exzentrisch angeordnet ist,

ein dünnes, normalerweise flaches, flexibles, öffnungen aufweisendes Baid mit einer Länge, die seine Breite wesentlich überschreitet und mit mehreren auf ihm angeordneten öffnungen, wobei dieses Band zwischen dem Querfenster des Ringes und der Aussenfläche des Düsenkopfes angeordnet ist und

eine von dem Ring getragene Befestigungseinrichtung, um ihn mit dem Düsenkörper in Eingriff zu halten.
7. DUsenvorrichtung nach Anspruch 1-6, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

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eine Verteilerleitung mit einer Längsachse, die an eine Druckfllissigkeitsquelle angeschlossen ist,

mehrere in regelmässigen Abständen an die Verteilerleitung angeschlossene Zweigleitungen,

mehrere Düseneinrichtungen, von denen eine an das entfernte Ende jeder Zweigleitung angeschlossen ist und folgende Merkmale aufweist:

ein Düsenkopf mit einer Blindbohrung und einer Radialöffnung, die im allgemeinen senkrecht zu der zentrischen Längs· achse einer zugehörigen Zweigleitung verläuft,

einen Ring mit einer Radialöffnung, die mit der Radialöffnung im Düsenkopf ausgerichtet und exzentrisch auf diesem befestigt ist und

ein öffnungen aufweisendes Band mit mehreren öffnungen zwischen dem Düsenkopf und der Radialbohrung in dem Ring eingeklemmt ist und

mindestens eine Schwingungsvorrichtung mit einer der Verteilerleitungen und den zahlreichen Zweigleitungen verbunden ist, um in der Vorrichtung hochfrequente Schwingungen zu erzeugen, um die durch die öffnungen fliessenden Flüssigkeitsströme strömungsabwärts des die öffnungen aufweisenden Bandes in feine allgemein gleichförmige Tröpfchen aufzubrechen.
8. Düsenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Schwingeinrichtungen eine magnetostriktive Schwingeinrichtung ist, die auf der Aussenfläche der Verteilerleitung fest in einer Stellung befestigt ist, in der die Längsachse der magnetostritiven Schwingeinrichtung parallel zu der zentrischen Längsachse der Verteilerleitung verläuft.

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9. Düsenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Schwingeinrichtung mehrere magnetostriktive Schwingeinrichtungen umfasst, von denen eine fest auf der Aussenseite jeder der Zweigleitungen in einer Stellung befestigt ist, in der die Längsachse der magnetostriktiven Einrichtung parallel zu der zentrischen Längsachse einer entsprechenden Zweigleitung liegt.
10. Verwendung der Zerstäubervorrichtung nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet

dass ein dünnes, normalerweise flaches, flexibles öffnungen aufweisendes Band mit mehreren durch es durchtretenden öffnungen über die Radialöffnung in der Leitung an deren geschlossenem Ende gelegt wird, wobei das andere Ende der Leitung mit einer Flüssigkeitsquelle in Verbindung steht, und ein Ring mit einem grösseren Durchmesser als die Leitung um das geschlossene Ende dieser Leitung gelegt wird,

eine in dem Ring vorgesehene Radialbohrung mit der in die Leitung eintretenden Radialbohrung ausgerichtet wird,

dass der Ring lösbar mit der Leitung verbunden wird, wobei die zentrische Längsachse des Ringes gegenüber der zentrischen Längsachse der Leitung so versetzt ist, riss die Kantenbereiche des die öffnungen aufweisenden Bandes zwischen der Aussenfläche der Leitung und der Innenfläche des Ringes befestigt sind,

dass die in der Leitung befindliche Flüssigkeit unter Druck gesetzt wird, um Flüssigkeitsströme durch die in dem flexiblen Band vorgesehenen öffnungen zu drücken und

dass die Aussenfläche der Leitung mit Schwingungen beaufschlagt wird, um die Schwingungen auf die aus dem flexiblen Öffnungsband austretenden Ströme zu übertragen, um diese Ströme strömungsabwärts dieser öffnungen in dem Band in

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gleichförmig grosse Tröpfchen aufzubrechen.
11. Verwendung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,

dass ein dünnes, normalerweise flaches, flexibles öffnungen aufweisendes Band mit mehreren in Längsrichtung auseinanderliegenden Öffnungszonen versehen wird und für den Fall, dass eine öffnung während des Betriebes verstopft werden sollte, folgendes geschieht:

dass die Ringeinrichtung aus der sicheren Befestigung des Bandes auf der Aussenseite des Leitungsgliedes herausgenommen wird,

dass das Band in Längsrichtung so vorgeschoben wird, dass eine neue Gruppe von öffnungen mit der durch das Leitungsglied durchtretenden Radialöffnung in Ausrichtung gebracht wird und

dass der Ring an der Leitung befestigt wird, so dass das Band wieder zwischen der Aussenfläche der Leitung und der Innenfläche des Ringes gehalten wird.
12. Verwendung der Zerstäubervorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitung entlang einer Achse, die parallel zu ihrer zentrischen Längsachse und senkrecht zu den Achsen der öffnungen in dem Band verläuft, magnetostriktiv in Schwingungen versetzt wird.
13. Verwendung der Zerstäubervorrichtung nach den Ansprüchen 10 -12 zum Zerstäuben eines biologischen Steuermittels in gleichförmig grosse Flüssigkeitströpfchen aus einer Verteilerleitung mit einer Längsachse, die an eine Quelle des unter Druck stehenden biologischen Steuermittels angeschlossen ist und mehrere Zweigleitungen aufweist, die in regelmässigen Abständen von der Verteilerleitung ausgehen, dadurch gekennzeichnet,

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dass ein Düsenkopf an das abgelegene Ende jeder Zweigleitung angebracht wird, wobei jeder Düsenkopf eine Sacklochbohrung und eine diese schneidende Radialbohrung aufweist,

dass ein dünnes, flexibles öffnungen aufweisendes Band mit mehreren durch es durchtretenden Öffnungen über die Radialöffnung jedes Düsenkopfes gelegt wird,

dass ein Ring mit einer Radialöffnung auf jeden Düsenkopf aufgelegt wird,

dass die Radialöffnung in jedem Ring auf die Radialöffnung in jedem entsprechenden Düsenkopf ausgerichtet wird,

dass jeder Ring an der Aussenfläche jedes Düsenkopfes befestigt wird, wobei das die Öffnungen aufweisende Band an ihren Kanten zwischen der Aussenfläche des Düsenkopfes und der Innenfläche des Ringes gehalten wird,

dass mindestens eine magnetostriktive Schwingeinrichtung an der Verteilerleitung unter einer der zahlreichen Zweigleitungen befestigt wird und

dass die magnetostriktive Schwingeinrichtung verwendet wird, um hochfrequente Schwingungen im allgemeinen senkrecht zu der Strömungsrichtung durch die in dem Band vorgesehenen Öffnungen erzeugt werden, um die durch die Öffnungen durchtretenden Flüssigkeitsströme aus dem biologischen Steuermittel in Tröpfchen gleichförmiger Grosse aufzuteilen.
14. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

mindestens eine magnetostriktive Schwingeinrichtung fest auf der Aussenseite der Verteilerleitung angeordnet wird, wobei eine zentrische Längsachse der Schwingeinrichtung parallel zu der zentrischen Längsachse der Verteilerleitung liegt.
15. Verwendung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass

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mindestens eine magnetostriktive Schwingeinrichtung mehrere magnetostriktive Schwingeinheiten umfasst, wobei eine Einheit fest mit jeder der zahlreichen Zweigleitungen verbunden wird und wobei eine zentrische Längsachse jeder Schwingeinheit parallel zu der zentrischen Längsachse einer entsprechenden Zweigleitung liegt.