DE2952576C2 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Ölnebels durch Verwirbelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Ölnebels durch Verwirbelung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der US-PS 36 05 942 ist ein ölnebelerzeuger bekannt, der eine sich verjüngende Kammer mit Öffnungen zum Einlassen eines Druckgases, die den Gaswirbel bilden und eine Zwischenkammer mit tangential angeordneten Durchgängen für die Zufuhr von öl in den aus der Öffnung der sich verjüngenden Kammer austretenden Gasstromes enthält. Die Zwischenkammer mündet in einen Kanal, dessen Eintrittsende mit einem Ölbehälter verbunden ist. Das Austrittsende dieses Kanals bildet die ölzufuhr in die Wirbelkammer. Die bekannte Vorrichtung enthält ferner eine an der Auslaßöffnung der sich verjüngenden Kammer angeordnete, längs der Kammerachse verstellbare Prallplatte für den aus der Auslaßöffnung austretenden Wirbelstrom. Beim Betrieb der bekannten Vorrichtung ist es möglich, mit Hilfe der Prallplatte den Unterdruck und die Menge des in den Wirbelstrom eintretendem Öls sowie die Größe und Anzahl der ölteilchen in dem sich ausbildenden öldunst zu beeinflussen. Durch die Anordnung eines zusätzlichen Kanals außerhalb der sich verjüngenden Kammer ist jedoch die axiale Gcschwindigkeitskomponente der Bewegung des Gasstroms der ölbewegung entgegengerichtet, wodurch eine Bremsung des Öls am Austritt aus diesem Kanal hervorgerufen wird. Ferner gelangt das aus dem zusätzlichen Kanal austretende Öl nicht in die Zone der maximalen tangentialen Geschwindigkeit der Wirbelbewegung des Gassiroms. Die Zeitdauer der Berunning des Ölfilms mit dem Gasstrom reicht für eine feine Zerstäubung des Ölfilms nicht aus. Der bekannte ölnebelerzeuger ist in seinem Aufbau kompliziert und besitzt eine große Anzahl von Teilen.
Aus der US-PS 35 15 676 ist ein Wirbelerzeuger für die Herstellung eines ölnebels bekannt, der eine sich verjüngende Kammer mit öffnungen zum Einlassen von Gas und öl und eine Zwischenkammer mit tangential angeordneten Durchgängen von öl in einen axialen to Gasstrom aufweist Zur Steuerung der Menge der zu zerstäubenden Flüssigkeit wird eine einstellbare Schraubendrossel verwendet. Für die Zerstäubung von ölen mit hoher Viskosität reicht jedoch der Unterdruck am Austritt aus der Wirbelkammer nicht aus, um das Einsaugen des Öls in den Gasstrom zu gewährleisten. Es wird deshalb eine Vorwärmung des Öls erforderlich, was sowohl mit zusätzlichem Energieverbrauch als auch mit erschwerten Betriebsbedingungen verbunden ist Auch läßt sich ein nur kleiner Regelbereich für den Unterdruck der Mischkammer und für die Menge des eintretenden Öls erreichen.

In der DE-PS 4 66 932 ist eine Düse für Farbzerstäuber beschrieben, bei der eine auf eine Innendüse aufgesetzte Kappe am Boden in Drehrichtung eingefräste Nuten trägt. Dadurch soll dem austretenden Farbstrom eine Drehbewegung vermittelt werden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht deshalb darin, die Vorrichtung gemäß der eingangs genannten Alt so auszubilden, daß mit ihr öle verschiedener Viskosität mit veränderbarer ölkonzentration ucs vom Nebelcrzeuger gelieferten Nebels durch eine von außen während des Betriebs leicht betätigbare Einstellung verarbeitet werden können.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patent-J5 anspruches 1 gelöst In den Unteransprüchen sind weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß mit ihr an der Ausgangsöffnung für das Öl ein Unterdruck erreicht werden kann, der 1,5 bis 2mal größer ist als bei ähnlichen Vorrichtungen. Dies wird durch die Addition der Druckminderungen infolge der Wirbelbewegung und infolge des Venturi-Effekts erreicht.

Durch das Einführen von öl in den Gasstrom an der größeren Stirnfläche der sich verengenden Kammer wird die Zeit der Berührung von öl mit dem Gasstrom verlängert und die Dispersion und Dichtheit des Ölnebels verbessert Ferner besteht die Möglichkeit, das Ausgangsende der ölzuführungsleitung auf der ganzen so Länge der axialen Zone zwischen den Stirnflächen der Kammer anzuordnen.

Als Folge läßt sich für ölsorten mit verschiedener Viskosität eine optimale Kombination für den Unterdruck in der Wirbelkammer und der Berührungszeit von öl und Gasstrom erreichen, die einen Nebel mit der maximalen Konzentration von öl im Gas gewährleistet Falls notwendig läßt sich die Ölmenge ändern, die in den Gasstrom gegeben wird.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung an einem bo Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigt

Fi g. 1 die Gesamtansicht eines öldunsterzeugers im Längsschnitt;

Fig. 2 den Querschnitt längs der Linie 11-11 in F i g. 1 in vergrößertem Maßstab;

tn F i g. 3 den Querschnitt des Oberteils des öldunsterzeugers längs der Linie Ill-Ill in F i g. 2;

F i g. 4 den Querschnitt längs der Linie IV-IV in F i g. 3 in vergrößertem Maßstab;

F i g. 5 das Kernstück für die Zufuhr des Öls in den Gaswirbel in vergrößertem Maßstab;

F i g, 6 noch eine Modifikation des genannten Kernstücks;

F i g. 7 den Schnitt längs der Linie VII-VIl in F i g. 6.

Der in Fig. 1 gezeigte Ölnebelerzeuger hat einen ölbehälter 1, einen Boden 2, ein Kopfstück 3, zwischen diesen angeordnete Abdichtungselemente 4 und sie miteinander verbindende Zugstreben 5. Im Kopfstück 3 ist eine Öffnung β (F i g. 2) für die Zuführung der Druckluft oder eines anderen Gases, das für die Zerstäubung des Öls verwendet wird, und die Öffnung 7 zur Ableitung des ölnebels zu den Schmierpunkten ausgeführt.

Ein Rohr 8, dessen mit einem Filter 9 versehenes Eintrittsende in das öl eingetaucht ist, ist im Kopfstück 3 befestigt

Gemäß F i g. 2 ist die Eintrittsöffnung 6 mit einem Ringhohlraum 10 verbunden, der durch eine zylindrische Bohrung 11 im Kopfstück 3 und durch Jne in die axiale Öffnung eingesetzte Düse 12 (Fig.3) und den Deckel 13 gebildet wird. Die Düse 12 stützt sich mit dem verstärkten Teil 14 an einem Dichtungselement 15 ab und wird an den Ringvorsprung 16 des Kopfstücks 4 mit Hilfe eines Gewindestopfens 17 angedrückt, der auch den Deckel 13 an die Stirnfläche der Düse 12 so andrückt, daß das Druckgas aus dem Hohlraum 10 in eine sich verjüngende Kammer 18 mit den einen Gaswirbel bildenden tangentialen Öffnungen 19 zum Einlassen des Druckgases eintreten und aus der Kammer 18 nur durch eine Auslaßöffnung 20 austreten kann. Der Deckel Π und der Gewindestopfen 17 sind mit Dichtungen 21 und

22 versehen, mit deren Hilfe der Ringhohlraum 10 für das Gas von einem Durchgang 23 für das öl abgetrennt wird, wobei der letztere durch einen Durchgang 24 mit dem Rohr 8 verbunden ist.

Die sich verjüngende Kammer 18 ist durch eine Rotations-Seitenfläche 25 und Stirnflächen 26 und 27 begrenzt

In die Axialöffnungen des Gewindestopfens 17 und des Deckels 13 ist ein Gleitstück 28 eingesetzt, das axial verschiebbar ist und mit Dichtungen 29 versehen ist, die Leckverluste durch die Sitzflächen des Gleitstücks 28 verhindern. Am Oberteil des Gleitstücks 28 befindet sich ein Gewinde 30, das in die entsprechende Gewindeöffnung des Stopfens 17 eingeschraubt ist. Die Mutter 31 sichert die feste Lage des Gleitstücks 28 nach dessen Einstellung in die erforderliche Stellung in bezug auf die Auslaßöffnung 20 der Kammer 18. im Gleitstück 28 ist ein Durchgang 32 ausgeführt, der mit dem Durchgang

23 in Verbindung steht. Das Rohr 8 und die Durchgänge 24,23 und 32 bilden einen Kanal für die ölzufuhr, dessen Eintrittsende das Rohr 8 darstellt und dessen Austrittsende 33 im Inneren der sich verjüngenden Kammer 18 zwischen den Öffnungen 19 für das Einlassen des Druckgases und der Auslaßöffnung 20 angeordnet ist.

In der F i g. 4 sind die Öffnungen 19 und die Öffnung 20 der Kammer 18 dargestellt. Zur Erzeugung der Wirbelbewegung des Druckgases müssen die Öffnungen 19 tangential angeordnet und nach einer Seite in bezug auf die Achse der Kammer 18 gerichtet sein (F i g. 3 und 4).

In der Fig.5 ist in einem vergrößerten Maßstab das Austrittsende 33 des Kanals für die ölzufuhr dargestellt, in dem ein feststehendes Kernstück 34 dicht eingesetzt ist. Das Kernstück 34 weist Durchgänge auf, die in Form von Schraubenrillen 35 ausgeführt sind. Die Axialrichtung der Erzeugenden dieser Schraubenrillen 35 fällt mit der Drehrichtung des Gaswirbels zusammen, die ihrerseits durch die Richtung der Öffnungen 19 bestimmt wird (F i g. 4).

In der F i g. 6 ist in einem vergrößerten Maßstab das Austrittsende 33 des Kanals für die ölzufuhr dargestellt, in dem ein drehbares Kernstück 36 eingesetzt ist, dessen Durchgänge in Form von Schraubenrillen 37 ausgeführt sind, wobei die Axialrichtung dieser Schraubenrillen 37 der Drehrichtung des Gaswirbels entgegengesetzt ist. Das Flügelrad 38 ist feststehend am Zapfen 39 (Fig.7) des Kernstücks 36 (F i g. 6) befestigt.

ίο Zwecks Begrenzung der Axialverschiebung des Kernstücks 36 (F i g. 6) nach unten ist das untere Ende des Gleitstücks 28 (F i g. 3) teilweise so gebördelt, daß die Vorsprünge 40 (Fig.6) die Axialverschiebung des Kernstücks 36 nach unten verhindern.

Beim Betrieb des ölnebelerzeugers wird das Druckgas der Einlaßöffnung 6 (F i g. 3) zugeleitet, von dieser in den Ringhohlraum 10 und weiter in die tangentialen Öffnungen 19 der Kammer 18 gefördert. Nach dem Ausfließen aus den tangentiaien Öffnungen 19 verbreitet sich der verdrillte Gasstrom radial und längs der Achse zur Austrittsöffnung 20 der Kammer 18 hin. Dabei vergrößern sich die Tangentialgeschwindigkeiten umgekehrt proportional dem Radius.

Bei der Wirbelbewegung des Gasstroms :m Inneren der sich verjüngenden Kammer 18 wird eine Unterdruckzone und ein Druckgefälle zwischen dem in das öl eingetauchten Ende des Rohrs 8 und dem Austrittsende 33 des Kanals für die ölzufuhr in den Gaswirbel erzeugt. Unter Einwirkung dieses Druckgefälles wird das öl aus dem Behälter 1 in den Gaswirbel eingeleitet und durch diesen Wirbel zu feinsten Teilchen zerschlagen, wobei sich ein öldunst bildet, der durch die Öffnungen 7 (Fig. 1) den (in der Zeichnung nicht dargestellten) Schmierpunkten zugeführt wird. Die Einleitung des Öls direkt in die sich verjüngende Kammer 18 (Fig.3) mit den Öffnungen 19, die den Gaswirbel bilden, vergrößert die Berührungsdauer und die Kontaktfläche zwischen öl und Gas und trägt dadurch zur besseren Zerstäubung von öl bei.

Es wurde festgestellt, daß im Inneren der Unterdruckzone, die sich in der Axialzone der Kammer 18 bildet, der Druck sich längs der Kammerachse ändert, und bei einer Änderung des Abstands zwischen dem Austrittsende 33 des Kanals für die Zufuhr des Öls in den Gaswirbel und der Auslaßöffnung 20 sich auch die Größe des Druckgefälles zwischen dem in das öl eingetauchten Ende des Rohrs 8 und dem Austrittsende 33 des Kanals für die Zufuhr des Öls ändert, wodurch eine Änderung des Unterdruckgrads und der Menge des zu

so zerstäubenden Öls ermöglicht wird.

Es ist bekannt, daß im Inneren des Wirbelstroms die Verteilung der tangentialen Bewegungsgeschwindigkeiten des Gasstroms längs des Wirbelradius nicht gleichmäßig verläuft und ein Maximum aufweist. Aus der Theorie der Flüssigkeitszerstäubung ist bekannt, daß die kleinsten Abmessungen der Teilchen der zerstäubten Flüssigkeit bei einer Einleitung derselben in die Zone der höchsten Geschwindigkeiten des Gasstroms erreicht werden. Es wurde experimentell festgestellt, daß die Unterdruckzone im Inneren der Kammer 18 ein Rotationsparaboloid darstellt, wobei der Gasstrom die höchst-n Tangentialgeschwindigkeiten im Bereich der Unterdruckzone an der Oberfläche des genannten Rotationsparaboloids aufweist.

b^r> Demzufolge kann die feinste Dispersion des ölnebels im ölnebelerzeuger beim Einsaugen des Öls in das Randgebiet der Unterdruckzone mit Hilfe des in das Austrittsende 33 des Kanals dicht eingesetzten festste-

henden Kernstücks 34 (F i g. 5) mit den Schraubenrillen 35 erreicht werden. Die Verwendung des Kernstücks mit den Schraubenrillen 35 ermöglicht es auch, in einem kleinen Raum Durchgänge mit einer großen Länge und einem großen Widerstand gegen den ölstrom unterzubringen und die Zufuhr einer überschüssigen ölmenge in den Wirbelsasstrom ohne eine übermäßige Verminderung des Querschnitts der Durchgänge, die zu deren Verstopfung mit den im verunreinigten öl enthaltenen festen Teilchen führen kann, zu vermeiden.

Außerdem fällt die Richtung der Erzeugenden der Schraubenrillen 35 mit der Drehrichtung des Gaswirbels zusammen, wodurch die Einführung des Öls tangential zu den Bahnkurven der Gasstrombewegung die besten Bedingungen für das Mitreißen der Flüssigkeit durch den Wirbelgasstrom und eine Verkleinerung der durch den Strom zerstäubten Teilchen gewährleistet werden.

Das Kernstück 36 (F i g. 6) mit den Schraubenrillen 37 ist drehbar in das Austrittsende 33 des Kanals für die Zufuhr des Öls eingesetzt. Beim Zusammenwirken des Wirbelgasstroms mit den Flügeln des am Kernstück 36 befestigten Flügelrades 38 dreht sich dieses mit einer hohen Geschwindigkeit in der Richtung, die mit der Drehrichtung des Wirbelstroms zusammenfällt.

Da die Axialrichtung der Erzeugenden der Schraubenrillen 37 des Kernstücks 36 der Axialrichtung des Wirbelstroms entgegengesetzt ist, werden die bei der Drehung des Kernstücks entstehenden Rückstoßkräfte eine zusätzliche Einsaugwirkung ausüben und das jo Druckgefälle erhöhen, unter dessen Wirkung das öl aus dem Behälter 1 (Fig. 3) in den Wirbelgasstrom gefördert wird. Außerdem werden die entstehenden Rückstoßkräfte zur Entfernung der Schmutzteilchen aus den Rillen 37 (F i g. 6) beitragen und deren Verstopfung vermeiden.

Bei der Drehung des Flügelrads 38 durch den Wirbelstrom wird auf das öl auch eine zusätzliche mechanische Einwirkung ausgeübt, wobei die ölteilchen durch
die Flügel des Flügelrads zerschlagen werden, was die 4« Dispersion des sich bildenden Ölnebels zusätzlich erhöht.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Erzeugung eines ölnebels durch Verwirbelung, mit einem Ölbehälter, mit einer durch zwei stirnseitige Flächen und eine Rotations-Mantelfläche begrenzten, sich verjüngenden Kammer mit Öffnungen zum Einlassen des Druckgases für einen Gaswirbel und mit einer an der kleineren stirnseitigen Fläche der Kammer angeordneten Auslaßöffnung, sowie mit einem Kanal, dessen Eintrittsende mit dem Ölbehälter verbunden und dessen Austrittsende für die Zufuhr des Öls in den Gaswirbel bestimmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsende (33) entlang der Längsachse der Kammer (18) zwischen deren stirnseitigen Flächen verschiebbar und feststeilbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Kanal an seinem Austrittsende (33) ein Kernstück (34) angeordnet ist, das mit dem Kanal verbundene Durchgänge in Form von Schraubenrilien (35) besitzt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtung der Erzeugenden der Schraubenrillen (35) mit der Richtung des Gaswirbels zusammenfällt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kernstück (36) drehbar in bezug auf das Austrittsende (33) des Kanals angeordnet und mit einem Flügelrad (38) versehen ist, das gleichachsig mit dem Kernstück (36) angebracht und starr an diesem befestigt wird, wobei die Richtung der Erzeugenden der Schraubenrillen (37) entgegengesetzt zur Richtung des Gaswirbels verläuft.