DE3337191C2 - Vorrichtung zum Austragen von Wirkstoffen - Google Patents

Abstract

Eine Vorrichtung zum Austragen von Wirkstoffen hat einen Schwingbrenner, einen Behälter für Wirkstoff, der an eine Austragleitung angeschlossen ist und einen Kraftstoffvorratsbehälter, der über eine Saugleitung den mit pulsierender Verbrennung arbeitenden Schwingbrenner speist, der ein Schwingrohr aufweist. Falls im Schwingbrenner der Druck abfällt, kann mit einer Regeleinrichtung in Abhängigkeit vom Pulsationsdruck des Schwingbrenners zusätzlich in diesen Kraftstoff eingeführt werden. Durch die Regeleinrichtung wird der ursprünglich im Leerlauf eingestellte Resonanzbereich wieder hergestellt, so daß sich Störungen durch die Wirkstoffzufuhr nicht mehr auf das Resonanzverhalten der Vorrichtung und damit auf die Qualität des ausgetragenen Wirkstoffes auswirken können.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Austragen von Wirkstoffen nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.
• Bei einer bekannten Vorrichtung dieser Art (DE-AS 21 20 749) wird der Wirkstoff mittels einer pulsierenden Gassäule im zylindrischen Rohr vernebelt und dann ausgestoßen. Der Kraftstoff wird während dem Zurückschwingen der Gassäule vom Rohr aus nach hinten geschleudert und dabei in der Wirbelkammer gesammelt und danach wieder von ihr zurückgeschleudert. Der hierbei entstehende Überdruck wird in den Kraftstoffvorratsbehälter geleitet, so daß sich in ihm ein Druck aufbaut. In Abhängigkeit von diesem Druck wird der Kraftstoff einem Mischhals des Schwingbrenners zugeführt, in dem der Kraftstoff mit Luft vermischt wird. Über die Austragleitung wird dem pulsierenden Gasgemisch am Ende des Rohres der Wirkstoff zugeführt, der in der Regel mit Wasser oder Öl vermischt ist. Diese Trägermittel sind jedoch kühler als die heiße pulsierende Gassäule. Ihr wird darum Wärme entzogen, wodurch die Frequenz der Gassäule fällt. Das Schwingsystem ist nun im Leerlauf, d.h. ohne die Zufuhr von Wirkstoff so eingestellt, daß die Gassäule im Resonanzbereich und damit mit maximalem Druck arbeitet. Durch den Wärmeentzug fällt der Druck jedoch ab, so daß auch die Leistung der Einrichtung abnimmt. Der Wirkstoff erhöht außerdem die Masse der Gassäule, wodurch ebenfalls Störungen der Eigenfrequenz der Gassäule auftreten können. Sie kann so stark aus dem Resonanzbereich gebracht werden, daß der Schwingbrenner außer Takt gelangt, so daß der Wirkstoff nicht mehr gleichmäßig verteilt ausgetragen wird.
• Die abnehmende Frequenz der Gassäule führt nämlich zu einem Druckabfall im Schwingungssystem und damit zu einer Verringerung der Kraftstoffzufuhr.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese bekannte Vorrichtung so auszubilden, daß sich die Beeinträchtigung der Frequenz der Gassäule durch den Wirkstoffeintrag nicht auf den Lauf des Schwingbrenners und den Wirkstoffaustrag auswirkt, so daß die Wirkstoffausstoßmenge pro Zeiteinheit möglichst konstant bleibt.
• Diese Aufgabe wird bei der gattungsgemäßen Vorrichtung erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 gelöst.
• Wenn infolge des Wirkstoffeintrages in den Schwingbrenner ein Druckabfall auftritt, tritt die Regelvorrichtung in Funktion. Das Betätigungsglied der Regelvorrichtung verstellt sich selbsttätig in Abhängigkeit vom Druck des Schwingbrenners. Mit dem Betätigungsglied wird nämlich der Durchfluß von Kraftstoff durch die Zusatzleitung geregelt. Sinkt der Druck im Schwingbrenner, wird durch die Regelvorrichtung bzw. durch ihr Betätigungsglied die Zusatzleitung geöffnet, so daß vom Kraftstoffvorratsbehälter zusätzlich Kraftstoff zum Schwingbrenner gelangt. Er erhält somit bei geringem Druck nicht nur Kraftstoff durch die Leitung, sondern zusätzlich auch durch die Zusatzleitung. Durch den zusätzlichen Kraftstoff wird der Druck im Schwingbrenner wieder erhöht und der Druckabfall ausgeglichen, so daß die Einrichtung wieder bei optimalen Druckverhältnissen arbeitet. Durch die Regelvorrichtung wird der ursprünglich für den Leerlauf, d.h. ohne Wirkstoffeintrag, eingestellte Resonanzbereich wieder hergestellt, so daß sich die Störungen durch die Wirkstoffzufuhr nicht auf das Resonanzverhalten der Vorrichtung und damit auf die Qualität des ausgetragenen Wirkstoffes auswirken. Die erfindungsgemäße Vorrichtung arbeitet daher bei ruhigem und konstantem Lauf.
• Steigt der Druck im Schwingbrenner wieder auf den erforderlichen Wert an, dann wird über das Betätigungsglied die Kraftstoffzufuhr durch die Zusatzleitung verringert bzw. unterbrochen.
• Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand mehrerer in den Zeichnungen dargestellter Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigt
• Fig. 1 in schematischer Darstellung eine erfindungsgemäße Vorrichtung,
• Fig. 2 und 3 jeweils eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Darstellung entsprechend Fig. 1.
• Die als tragbares Sprüh- und Nebelgerät ausgebildete Vorrichtung zum Austragen von Wirkstoffen weist einen Schwingbrenner 1 mit einem zylindrischen Rohr 2 auf, wobei der Schwingbrenner 1 mit pulsierender Verbrennung arbeitet. Von einem Kraftstoffvorratsbehälter 3 wird über eine Zu- bzw. Saugleitung 4 und eine als Drossel ausgebildete Dosiereinrichtung 5 Benzin zur pulsierenden Verbrennung in die Brennkammer 6 über eine Zwei-Wege-Düse 7 mit einer (nicht dargestellten) Zerstäuberdüse einem Vergaser 8 zugeführt. Dieser weist eine (nicht näher dargestellte) Ventilkammer, die mit einer Wirbelkammer 9 über die Zwei- Wege-Düse in Verbindung steht, und einen an die Ventilkammer anschließenden Mischhals 10 auf. In der Wirbelkammer 9 wird das bei der pulsierenden Verbrennung zurückgeschleuderte Benzin gesammelt und bei entgegengesetzter Schwingung wieder aus dieser in Richtung auf das Schwingrohr zurückgeschleudert, so daß die Wirbelkammer eine Art Beruhigungskammer bildet, in der Benzin gesammelt wird. Wenn das durch Vermischen des Kraftstoffes mit der ebenfalls im Mischhals 10 über die Leitung 33 zugeführten Luft gebildete Kraftstoff-Luftgemisch einen im Mischhals angeordneten Prallkörper 11 passiert, wird es durch eine im Mischhals vorgesehene Zündspule 12 gezündet und pulsierend verbrannt. Unmittelbar vor dem freien Ende 13 des Rohres 2 mündet eine Austragleitung 14, mit der aus einem Wirkstofftank 15 Wirkstoff auf Öl- oder Wasserbasis zugeführt wird. Der Wirkstoff passiert hierbei ein in der Austragleitung 14 angeordnetes Sieb 16; an die Austragleitung ist außerdem eine Notabschaltung 17 angeschlossen.
• In der Wirbelkammer 9 herrscht üblicherweise Überdruck, der vor Inbetriebnahme des Schwingfeuerbrenners 1 mittels einer Luftpumpe 18 erzeugt wird. Diese ist über eine Leitung 34, in der ein Rückschlagventil 35 und eine Drossel 36 angeordnet sind, mit der Wirbelkammer 9 verbunden. Über die Verbindungsleitung 23 der Wirbelkammer 9 und des Kraftstoffvorratsbehälters 3 baut sich der Überdruck ebenfalls im Kraftstoffvorratsbehälter 3 auf, wodurch über die Saugleitung 4 Kraftstoff in den Mischhals 10 gefördert wird. Der Vergaser 8 ist über eine Leitung 19, in der ein Rückschlagventil 20 liegt, mit der Notabschaltung 17 verbunden. Das Rückschlagventil 20 öffnet in Richtung auf die Notabschaltung 17, so daß bei einem bestimmten Überdruck im Vergaser über die Notabschaltung die Wirkstoffzufuhr unterbrochen wird.
• Der Wirkstofftank 15 ist mit einer Leitung 21 mit einem Ventil 22 der Ventilkammer verbunden, das zur Erzeugung eines ausreichenden Überdruckes im Wirkstofftank dann geöffnet wird, wenn beim Verbrennungsvorgang der Repulsationsdruck entsteht. Das Ventil 22 ist vorzugsweise ein in Richtung auf den Wirkstofftank 15 öffnendes Rückschlagventil, mit dem bei Druckabfall im Schwingbrennersystem gewährleistet ist, daß der zum Wirkstoffaustrag erforderliche Überdruck im Wirkstofftank in einem solchen Fall aufrechterhalten bleibt.
• Die Leistung der Brennkammer 6 des Schwingbrenners 1 ist druckabhängig, weil in Abhängigkeit des über die Wirbelkammer 9 und die diese mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 verbindende Verbindungsleitung 23 im Kraftstoffvorratsbehälter herrschenden Druckes Kraftstoff der Zwei-Wege- Düse 7 zugeführt wird. Durch die Schwingung des Brenners und die dadurch entstehende schwingende Gassäule wird der über die Leitung 14 zugeführte Wirkstoff zerstäubt und ausgetragen. Die Vorrichtung ist so eingestellt, daß die schwingende Gassäule im Leerlauf, also ohne Zufuhr des Wirkstoffes, im Resonanzbereich arbeitet. In diesem Bereich arbeitet die Vorrichtung mit maximalem Druck. Beim Einbringen des Wirkstoffes in das Rohr 2 wird das schwingende System gestört. So wird der schwingenden Gassäule durch die kühlere Wirkstofflüssigkeit Wärme entzogen, wodurch die Frequenz im Resonanzsystem sinkt. Der Wärmeentzug ist bei Verwendung von Wasser als Trägermittel für den Wirkstoff besonders groß. Der Druck im gesamten System fällt somit ab. Da die Vorrichtung dann nicht mehr im Resonanzbereich arbeitet, sinkt ihre Leistung ab. Der Druckabfall kann noch durch die Masse des Wirkstoffes verstärkt werden. Durch das ständige Einströmen des Wirkstoffes in das Rohr 2 wird die Masse der schwingenden Gassäule unabhängig von der Frequenz geändert. Dies kann zur Störung der Eigenfrequenz der Gassäule im Resonanzbereich führen. Durch beide Einflüsse, den Wärmeentzug und die Massezunahme, kann die Frequenz des schwingenden Systems so stark abfallen, daß die Vorrichtung aus dem optimalen Resonanzbereich herauskommt und außer Takt gelangt oder gar stillgesetzt wird. Dadurch wird der Wirkstoff nicht mehr gleichmäßig und kontinuierlich ausgetragen.
• Um dies zu vermeiden, ist die Wirbelkammer 9 über eine Druckluftleitung 24 mit einem als Membranschalter 25ausgebildeten Betätigungsglied verbunden. Es ist mit einer Membran 26 versehen, die mit einem als Ventilstößel ausgebildeten Stellglied 27 verbunden ist, das bei normalem Druck, d.h. bei einem Druck im System, wenn dieses im Resonanzbereich arbeitet, gegen die Kraft einer Feder 28 in Schließstellung (Fig. 1) gehalten ist. Mit dem Stellglied 27 wird ein erstes Ventil 29 betätigt, das in einer als Bypaß-Leitung ausgebildeten Zusatzleitung 30 der Saugleitung 4 liegt. In der Bypaß-Leitung liegt in Strömungsrichtung vor dem Ventil 29 ein zweites Ventil 31. Wenn nun in der Wirbelkammer 9 und im Kraftstoffvorratsbehälter 3 bei Wirkstoffzugabe der Druck absinken sollte und die Vorrichtung aus dem Resonanzbereich gerät, wirkt sich dieser Druckabfall über die Leitung 24 auf die Membran 26 aus. Sie kann wegen des Druckabfalles von der Feder 28 in Richtung des Pfeiles P in Fig. 1 nach rechts ausgelenkt werden. Sie nimmt dabei das Stellglied 27 mit, wodurch das Ventil 29 geöffnet wird. Dadurch kann über die Bypaß-Leitung 30 hinter der Dosiereinrichtung 5 in die Zwei-Wege-Düse 7 zu dem aus der Zuleitung 4 geförderten Kraftstoff zusätzlich Kraftstoff eingespeist werden. Durch diese zusätzliche Kraftstoffzufuhr wird der Druck in der Brennkammer 6 wieder erhöht und der Druckabfall ausgeglichen, so daß die gewünschten optimalen Druckverhältnisse herrschen, bei denen die Vorrichtung im Resonanzbereich arbeitet. Somit kann der Druckabfall selbsttätig einwandfrei ausgeglichen werden, so daß ein maximaler Wirkungsgrad der Vorrichtung und ein gleichmäßiger und kontinuierlicher Wirkstoffaustrag sichergestellt sind. Je nach Druckabfall wird die Membran 26 unterschiedlich weit ausgelenkt, so daß der Kraftstoff in der jeweils erforderlichen Menge über die Bypaß-Leitung 30 zugeführt wird. Sollte der Druckabfall beim Einbringen des Wirkstoffes in das Rohr 2 geringer werden oder sogar nicht mehr auftreten, wird die Membran 26 infolge des höheren Druckes in Gegenrichtung P zurückgelenkt und dadurch das Ventil 29 wieder geschlossen. Der Kraftstoff wird dann ausschließlich über die Saugleitung 4 zugeführt.
• Um die Startverhältnisse beim Anlassen der Vorrichtung nicht ungünstig zu beeinflussen, wird durch Schließen des zweiten Ventiles 31 verhindert, daß über die Bypaß- Leitung 30 zusätzlicher Kraftstoff in den Mischhals 10 eingeführt wird.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 ist anstelle der Bypaß-Leitung eine Zuleitung 32 vorgesehen, die unmittelbar in den Kraftstoffvorratsbehälter 3 a mündet. In dieser Leitung sind die Ventile 29 a und 31 a vorgesehen, von denen das Ventil 29 a durch den Membranschalter 25 a mit der Membran 26 a betätigt wird. Der Membranschalter 25 a ist über die Druckleitung 24 a mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 a verbunden. Ein Druckabfall im Schwingsystem macht sich über die Wirbelkammer 9 a und die Verbindungsleitung 23 a im Kraftstoffvorratsbehälter 3 a bemerkbar. Entsprechend sinkt auch der Druck in der Zuleitung 32 und damit im Membranschalter 25 a. Die Feder 28 a kann daher in der beschriebenen Weise die Membran 26 a in Fig. 2 nach rechts auslenken. Über das mit der Membran 26 a verbundene Stellglied 27 a wird das Ventil 29 a geöffnet, so daß Kraftstoff über die Zuleitung 32 hinter der Dosiereinrichtung 5 a zusätzlich in die Zwei- Wege-Düse 7 a eingespeist werden kann.
• Auch bei dieser Ausführungsform wird somit die Kraftstoffzufuhr selbsttätig an die Druckverhältnisse im Schwingsystem angepaßt. Im übrigen ist dieses Ausführungsbeispiel gleich ausgebildet wie die Ausbildungsform nach Fig. 1.
• Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 liegt das Ventil 29 b entsprechend der Ausführungsform nach Fig. 1 in der Bypaß-Leitung 30 b der Saugleitung 4 b. Das Ventil 29 bwird durch das Stellglied 27 b des Membranschalters 25 b betätigt, der über die Leitung 24 b mit dem Kraftstoffvorratsbehälter 3 b verbunden ist. Tritt beim Wirkstoffeintrag in das Rohr 2 b ein Druckabfall ein, dann macht er sich über die Wirbelkammer 9 b, die Verbindungsleitung 23 b, den Kraftstoffvorratsbehälter 3 b und die Leitung 24 b im Membranschalter 25 b bemerkbar. Die Membran 26 b wird in der beschriebenen Weise ausgelenkt und über das Stell- bzw. Betätigungsglied 27 b das Ventil 29 b geöffnet. Der Kraftstoff fließt dann von der Saugleitung 4 b über die Bypaß-Leitung 30 b zusätzlich zum Kraftstoff in der Saugleitung 4 b zur Zwei-Wege-Düse 7 b. Die Ausführungsform nach Fig. 3 entspricht im übrigen dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1.
• Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 3 mündet die Druckleitung 24 a bzw. 24 b des Membranschalters 25 a bzw. 25 b in den Kraftstoffvorratsbehälter 3 a bzw. 3 b. Da oberhalb des Wirkstoffes im Behälter ein verhältnismäßig großer Luftraum vorhanden ist, wirken sich die Druckänderungen im Schwingsystem nicht schlagartig auf den Membranschalter 25 a, 25 b aus. Der Luftraum wirkt vielmehr als Beruhigungsraum, durch den ein gewisser Druckausgleich stattfindet. Die Regelung der zusätzlichen Kraftstoffzufuhr erfolgt daher träger als bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Nur kurzzeitige Druckschwankungen lassen daher den Membranschalter 25 a, 26 b noch nicht ansprechen, wodurch ein gleichmäßiger Lauf der Vorrichtung erreicht wird.

Claims (10)

1. Vorrichtung zum Austragen von Wirkstoffen, insbesondere tragbares Sprühgerät, mit einem Schwingbrenner, einem an eine Austragleitung angeschlossenen Behälter für den zu versprühenden Wirkstoff, mit einem Kraftstoffvorratsbehälter, der über eine Saugleitung den in pulsierender Verbrennung arbeitenden ein Schwingrohr aufweisenden Schwingbrenner speist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Regelvorrichtung (24 bis 30; 32, 24 a bis 29 a; 24 b bis 27 b, 29 b, 30 b) vorgesehen ist, die ein in Abhängigkeit vom Druck im Schwingbrenner (1) verstellbares Betätigungsglied (25 bis 27; 25 a bis 27 a; 25 b bis 27 b) aufweist, mit dem in Abhängigkeit von Druck im Schwingbrenner (1) der Durchfluß von Kraftstoff zum Schwingbrenner durch eine Zusatzleitung (30, 30 b, 32) regelbar ist, die vom Kraftstoffvorratsbehälter (3, 3 a, 3 b) oder dessen Zuleitung (4) zum Schwingbrenner (1) führt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (24 bis 30; 32, 24 a bis 29 a; 24 b bis 27 b, 29 b, 30 b) mindestens ein Ventil (29, 29 a, 29 b) aufweist, das in der Zusatzleitung (30, 30 b, 32) liegt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zusatzleitung (30, 30 b) eine Bypaß-Leitung der Leitung (4, 4 b) des Kraftstoffvorratsbehälters (3, 3 b) ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (25 bis 27; 25 a bis 27 a; 25 b bis 27 b) das Ventil (29, 29 a, 29 b) betätigt.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (25 bis 27; 25 a bis 27 a; 25 b bis 27 b) in einer Druckluftleitung (24, 24 a, 24 b) liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (24 a, 24 b) das Betätigungsglied (25 a bis 27 a; 25 b bis 27 b) mit dem Kraftstoffvorratsbehälter (3 a, 3 b) verbindet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Schwingbrenner mit einer Wirbelkammer verbunden ist, die über eine Verbindungsleitung mit dem Kraftstoffvorratsbehälter verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftleitung (24) das Betätigungsglied (25 bis 27) mit der Wirbelkammer (9) verbindet.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungsglied (25 bis 27; 25 a bis 27 a; 25 b bis 27 b) eine Membran (26, 26 a, 26 b) aufweist, die mit einem Ventilstößel (27, 27 a, 27 b) des Ventils (29, 29 a, 29 b) verbunden ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusatzleitung (30, 32) ein zweites Ventil (31, 31 a), vorzugsweise ein Zwei-Wege- Ventil, liegt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Ventil (31, 31 a) in Strömungsrichtung des Kraftstoffes vor dem ersten Ventil (29, 29 a) liegt.