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Vorrichtung und Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten, insbesondere
Öl Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zerstäuben von
Flüssigkeiten, um einen Nebel oder Aerosole u. dgl. zu erzeugen und eignet sich
besonders zur Verwendung als Luftleitungsschmiervorrichtung, die einen aus Schmiermitteln
bestehenden Nebel oder einen Nebelschleier in einen Druckluftstrom einspritzt, der
durch, die mit Druckluft betriebene Vorrichtung hindurchströmt.
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Seit mehreren Jahren werden mit Druckluft betriebene maschinelle Einrichtungen
dadurch geschmiert, daß z-erstäub@tes Öl in eine. Luftleitung eingespritzt wird,
die einem Werkzeug Druckluft zuführt. Die Vorrichtungen zum Einspritzen des Ölnebels
in den Luftstrom hinein sind als Luftleitungsschmiervorrichtungen bekannt und sind
bisher für die meisten Zwecke als allggemein zufriedenstellend angesehen worden.
Moderne, schnell laufende Einrichtungen, z. B. luftgetriebene Läufer oder Spindeln,
die mit Geschwindigkeiten von 5oooo Umdr./Min.. arbeiten, verlangen jedoch eine
weitgehend: verbesserte, verläßliche und genau regelbare Schmierung.
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Di,e Erfindung befriedigt diese und andere diesbezügliche Forderungen
zur Schmierung schnell laufender maschineller Einrichtungen und arbeitet gle ichzeitig
zufriedenstellend bei der Schmierung der verhältnismäßig langsam laufenden üblichen
Uruckluftwerkzeuge. Der mit der neuen Vorrichtung erzeugte Nebel oder Nebelschleier
ist ziemlich gleichförmig hinsichtlich der Teilchengröße und enthält keine verhältnismäßig
gro?"en Tröpfchen, welche schnell sich bewegend;- Teile beschädigen könnten, Außerdem
besitzt der erzeugte Nebel oder das Aerosol einen hohen Grad von Stabilität sowie
ausgezeichnete Netzfähigkeiten, also erwünschte
und zum Schmieren
schnell laufender maschineller Einrichtungen notwendige Eigenschaften.
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Demgemäß zielt die Erfindung in erster Linie auf ein Verfahren zur
Erzeugung eines Aerosols sowie auf einen Aerosolerzeuger, der ein Aerosol aus Flüssigkeit
in Luft in eine Druckleitung hineinzuspritzen vermag, der ferner einfach im Aufbau,
wirkungsvoll im Arbeiten, billig in der Herstellung sowie dauerhaft im Betrieb ist
und .eine genaue Zufuhrreelung ermöglicht.
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Des Näheren betreffen die wichtigsten Ziele der Erfindung die Schaffung
einer Vorrichtung, um in einen Druckgasström einen aus einer Flüssigkeit, z: B.
Öl, gebildeten Nebel einzuspritzen, in dem verhältnismäßig große Flüssigkeitströpfchen
im wesentlichen fehlen und in dem die Tröpfchen. im wesentlichen von gleichförmiger
Größe sind, ferner die Schaffung einer Vorrichtung, die leicht und-genau eingestellt
werden kann, die sowohl bei stetiger als auch bei pulsierender Luftzufuhr zufriedenstellend
arbeitet; die selbst sehr kleine Flüssigkeitsmengg°n einwandfrei und gleichförmig
in. den: Luftstrom hineinspritzt, und die höchst widerstandsfähig gegen Verstopfen
ist.
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Andere Ziele und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden
ausführlichen Beschreibung und den Zeichnungen. In den Zeichnungen ist Fig. i ein
senkrechter Teilschnitt- durch die neue Vorrichtung, Fig. 2 sein senkrechter Schnitt
nach Linie 2-2 der Fig. i und Fig.3 ein Teilschnitt durch eine abgeänderte Zerstäuberkammer.
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Die erwähnten Ziele sowie andere Ziele werden ganz allgemein dadurch
erreicht, daß der Luftstrom durch einen in einem Gehäuse befindlichen Druckluftkanal
an einer Zerstäuberkammer vorbei sowie durch eine Einschnürung hindurchgeleitet
wird, die zwischen dem Einlaß und dem Auslaß des Druckluftkanals liegt. Ein Flüssigkeitsbehälter
ist an das Zers.täubergehäuse wasserdicht angeschlossen und besitzt eine Leitung,
die das Öloder eine andere Flüssigkeit einer Stelle zuführt, die oberhalb -eines
die Zerstäuberkammer enthaltenden Einsatzstückes liegt. Ein in der Ölleitung liegendes
Regelventil steuert den Olstrom, der durch ein Schauglas hindurch in eine axial
liegende, in dem Einsatzstück .gebildete Zerstäuberleitung tropft. Die unter dem
Einlaßdruck zuströmende Luft, die irr das Einsatzstück durch einen das Zerstäuberrahr
kreuzenden Luftkanal eintritt, zerstäubt die Flüssigkeit, die in zerstäubter Form
anschließend in den Raum des Behälters oberhalb der in dem Behälter befind'lic'hen
Flüssigkeit eingeführt wird. Schwere Teilchen tropfen aus der zerstäubten Flüssigkeit
heraus und werden unmittelbar der in dem Behälter befindlichen -Flüssigkeit zugeführt.
Derjenige Teil des zerstäubten Öles, der als Suspension in dem Behälter verbleibt,
wird nach auswärts in den Luftstrom hinein. durch einen Kanal hindurch abgesaugt,
der von dem oberen Raum des Behälters aus in Verbindung mit der Bohrung des Gehäuses
an einer Stelle liegt, die unmittelbar unter dem aus der Einschnürung ausströmenden
Strom sich befindet.
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Da nur solche Teilchen, die in der Luftmenge suspendiert bleiben;
in den Luftstrom hineingesaugt werden, ist offensichtlich, daß die Höchstgröße der
Teilchen von. selbst begrenzt wird. Das anfallende Aerosol ist ziemlich stabil und
strömt durch eine verhältnismäßig große Leitungslänge hindurch, ohne daß ein übermäßiger
Ölniederschlag an den Leitungswänden gebildet wird. Nach Erreichen der zu schmierenden
Lager oder der anderen zu schmierenden Teile wird. das'in der Vorrichtung gebildete
Aerosol gebrochen, und die Tröpfchen werden auf den zu schmierenden Oberflächen
niedergeschlagen.
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Von der -aus zerstäubtem Öl bestehenden Gesamtmenge, die in den Behälter
von dem Zerstäuberrohr aus eintritt, bleibt, nur eine geringe Menge für genügend
lange Zeit als Suspension in dem Behälter, um durch den. Kanal hindurch in den.
Luftstrom gesaugt zu werden. Der auf diese Weise zugeführte tatsächliche Prozentsatz
kann durch. Änderung der Größe und der Verhältnisse der verschiedenen Öffnungen,
Bohrungen und Kanäle geändert werden. Wenn die Größen und die Verhältnisse festbleiben,
bleibt auch der gelieferte Prozentsatz völlig gleich, und. zwar ohne Rücksicht auf
die tatsächliche Ölmenge, die durch -das Regelventil und das Schauglas hindurchtritt.
Diese Teile können so bemessen werden, daß sie dem Luftstrom eine Olm@enge in Form
von Aerosol zuführen, .die im Gewicht etwa 5 % des Gewichtes an Öl ausmacht, das
durch das Regelventil und das Schauglas hindurchfließt. Infolgedessen kann das Regelventil
für gewöhnlich ziemlich weit offen sein, wodurch ein Verstopfen verhütet wird, und
eine Ölmenge in Tropfenform abgegeben wird, die leicht beobachtet werden kann. Trotz
der zugeführten großen Ölmenge wird immer nur etwa 'ho der Menge tatsächlich den
Lagern oder den Spindeln zugeleitet, wobei diese Menge fast zu iooo/o aus einem
Nebel besteht.
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Wie in den Zeichnungen ersichtlich, besteht die . Vorrichtung im wesentlichen
aus einem Zerstäubergehäuse io, dessen teilweise zylindrischer Druckluftkan.al ii
einen Einlaß 12, und einen Auslaß 13 besitzt. Zwischen dem Ein.laß 12 und dem Auslaß
13 liegt eine Einschnürung 14, die die Geschwindigkeit des Luftstromes zu erhöhen
vermag und einen Raum verringerten Druckes in einem unmittelbar unterhalb des Stromes
angeordneten Saugkanal erzeugt. Im Boden des Gehäuses io ist eine nachgiebige ringförmige
Dichtung 16 angebracht, gegen die der Rand eines Behälters oder einer Pfanne 17
durch einen äußeren Klemmring i8 gepreßt wird, der seinerseits an dem Gehäuse io
durch Schraubbolzen ig od. dgl. befestigt ist. Eine Füllöffnung 21 reicht, durch
das Gehäuse io hindurch und wird für gewöhnlich durch einen Verschluß 22 verschlossen.
Eine Flüssigkeitszufuhrleitung 23 reicht abwärts in den Behälter 17 hinein und ist
an ihrem oberen Ende innerhalb des Gehäuses io mit einem Rückschlagventil24 ausgerüstet.
Der untere Teil der Leitung 23 und ihre Mündung sind mit einem
Filterstück
26 umgeben. Ein mit dem Gehäuse 1o aus einem Stück bestehender, aufwärts gerichteter
Ansatz 27 enthält einen Kanal 28, der sich von dem Rüekschlagventil 24 zum Kopf
29 erstreckt, der unmittelbar über dem Druckluftkanal i i liegt. Der Kopf 29 ist
hohl und hat seinen Kleinstdurchmesser nahe seiner unteren Fläche, um dort ein zylindrisches,
durchsichtiges Schauglas 31 aufzunehmen., dessen unteres Ende auf einer Dichtung
32 aufruht, die in einer Ausdrehung des Gehäuses io liegt..
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Der obere Rand des Schauglases 31 ist durch einen Dichtungsring 33
abgedeckt, dessen obere Fläche an. einem mit einem unteren kegelförmigen Teil versehenen
Einsatz 34 anliegt. Der obere Außenteil des Einsatzes 34 ist mit Gewinde versehen,
um in entsprechende Gewindegänge des Kopfes 29 einzugreifen, und besitzt auch eine
Axialhohrung von verhältnismäßig kleinem Durchmesser, die innerhalb des Schauglases
31 endet.. Das obere Ende der Bohrung 36 ist ausgedreht und nimmt eine Platte 37
aus porösem, zusammenpreßbarem Material, z. B. Filz, auf, das sich über die Mündung
der Bohrung 36 weg erstreckt. Ein Druckblock 38 ruht auf der Oberseite der Platte
37 auf und ist im Durchmesser etwas kleiner als die Ausdrehung. Der Kopf 29 wird
durch eine Mutter 39 geschlossen, die in ihrer eingeschraubten Stellung einen unmittelbar
oberhalb der oberen Oberfläche des Einsatzes 34 liegenden Raum begrenzt, mit dem
die Zufuhrleitung 28 in Verbindung steht. Eine Stellschraube 41 erstreckt sich durch
eine mit Gewinde versehene, in der Mutter 39 befindliche Bohrung hindurch und wirkt
auf den Block 38 in solcher Weise, daß der Druck des Blockes 38 gegen die Filzplatte
37 nach Belieben erhöht. oder vermindert werden kann.
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Das Gehäuse io hat eine vorzugsweise zylindrische Vertikalbohrung,
die den Druckluftkan.al i i an einer zwischen dem Ein.laß 12 und der Einschnürung
14 gelegenen Stelle schneidet und die von einer Stelle unmittelbar unterhalb des
Kopfes 29 durch die untere Fläche des Gehäuses io hindurch in den oberen Raum des
Behälters 17 reicht. Ein zylindrisches Einsatzstück 42 liegt in dieser Bohrung und
liegt mit seinem oberen Rand an der unteren Fläche der Dichtung 32 an. Ein hohler,
be cherförmiger Verteiler 43 ist in das Gehäuse unmittelbar unterhalb des Einsatzstückes
42 eingeschraubt und berührt dessen untere Fläche. Die Bodenfläche des Verteilerkopfes
43 ist geschlossen, dagegen besitzen die Wände des Verteilerkopfes, unmittelbar
oberhalb des Bodens eine Anzahl seitlich gerichteter Öffnungen 44, die unterhalb
des Bodens des Gehäuses io liegen. Der obere Teil des Einsatzstückes 42 ist mit
einem kleinen, axial liegenden Zerstäuberrohr 46 ausgerüstet, das sich von :der
Oberseite des EinsatzstÜckes 42 bis in eine Ausdrehung 47 hinein erstreckt, die
in dem unteren Teil des Einsatzstückes 42 gebildet ist. Eine Bohrung 48 erstreckt
sich im Winkel einwärts und abwärts von dem Druckluftkanal i i in die Ausdrehung
47 in solcher Richtung, daß die aus der Mündung des Zerstäuberrohres 46 austretende
Flüssigkeit zerstäubt wird. Vorzugsweise nähert sich die Größe der Ausdrehung 47
ungefähr dem Innendurchmesser des becherförmigen Verteilerkopfes 43. Ein: zum Ableiten
des Aerosols dienender Saugkanal 49 ist ebenfalls im Gehäuse angeordnet und. erstreckt
sich von. der innerhalb der Umgrenzung des Behälters 17 liegenden unteren Fläche
des Gehäuses io aufwärts zum Druckluftkanal i i, wobei die Mündung des Saugkanals
49 unmittelbar unterhalb des aus der Ein.schnürung 14 austretenden Stromes liegt.
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Da der Durchmesser des Einsatzstückes 42 nahe an der Wandung des Druckluftkanals
i i liegt, ist eine Ringnut 51 angeordnet, die sich um den in dem Druckluftkanal
i i liegenden. Teil des Einsatzstückes 42 herum erstreckt, so daß auf diese Weise
ein verengter Kanal gebildet ist, der den Durchlaß von Luft aus dem Einlaß 12 zu
der Einschnürung i4 zuläßt. Es ist natürlich nicht wesentlich, daß der in dem Druckluftkanal
i i liegende Teil des Einsatzstückes 42 zylindrisch ist. Andere Formen können verwendet
werden, vorausgesetzt, daß sie einen Luftkanal um das Einsatzstück herum bilden.
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Im Betrieb wird eine Flüssigkeitsmenge, üblicherweise Öl, in den Behälter
17 eingefüllt, wobei die eingefüllte Menge kleiner als die zum vollständigen: Füllen
des Behälters erforderlich Menge ist. Die Füllkappe 22 wird dann: wieder aufgesetzt
und fest eingeschraubt, um ein Durchsickern von Ö1 zu verhindern. Druckluft wird
dann über eine Luftleitung zugeleitet, die an den Einlaß 12 und den. Auslaß 13 der
Vorrichtung angeschlossen ist. Die unter Einlaßdruck stehende Luft strömt durch
die Bohrung 48 hindurch abwärts über den Verteilerkopf 43 und die Öffnungen 44 in
den Behälter 17 hinein, so, daß das Innere des. Behälters unter Druck gesetzt wird,
der etwa dem Einlaßdruck entspricht. Die übrige Luft strömt durch die Ringnut 51
und durch die Verengung 14, wobei sie einen Raum von verhältnismäßig niedrigem Druck
in einem Saugkanal 49 unmittelbar unterhalb des aus der Verengung 14 strömenden.
Stromes erzeugt. Der an dem oberen Ende des Saugkanals 49 herrschende Druck ist
also geringer als der innerhalb des Behälters i7 bestehende Druck. Zusätzlich
erzeugt die Geschwindigkeit der durch die Bohrung 48 strömenden Luft einen verhältnismäßig
geringen Druckzustand in dem Rohr 46 des. Einsatzstückes, wodurch Öl aufwärts durch
ein Filtertuch !26, die Flüssigkeitszufuhrleitung 23, das Rückschlagventil 24 und
den Kanal 28 in den Kopf 29 gesaugt wird. Dieses Öl strömt durch die poröse Platte
37 mit einer Geschwindigkeit hindurch, die sich entsprechend dem gegen die Platte
durch die Eins-tellschrauheji ausgeübten Druck ändert, und kommt als Tropfen zum
Vorschein, die von der innerhalb des Schauases lie, 0 a genden Mündung der
Bohrung 36 abfallen. Die Öltröpfchen strömen dann durch das Zerstäuberrohr
46 des Einsatzstückes 42 und werden beim Einlauf in die Ausdrehung 47 durch die
Luft zerstäubt, die durch die Bohrung 48 hindurch in die Ausdrehung 47 tritt. An
dieser Stelle enthält das Aerosol noch einige große Tröpfchen und wird seitlich
oberhalb des Flüssigkeitsspiegels durch
die Öffnungen 44 hindurch
in den Raum hineingeführt, der innerhalb des Behälters 17 und oberhalb der Flüssigkeit
dieses Behälters liegt.
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In dem Behälter 17 setzen sich die großen Teilchen ab und fallen in
die in: dem Behälter 17 befindliche Flüssigkeit von selbst zurück. Der übrige Teil
des Aerosols wird durch den für die Ableitung des Aerosols bestimmten Saugkanal
49 abge@.augt und durch den Auslaß 13 abgeleitet. Es sei vor allem darauf hingewiesen,
daß die Öffnungen 44 oberhalb des in dem Behälter 17 befindlichen Flüssigkeitsspiegels,
aber unterhalb der unteren Fläche des Gehäuses 1o liegen;, so daß verhütet wird,
daß Flüssigkeit quer über die untere Fläche des Gehäuses 1o in die Leitung 49 .hineingeführt
wird.
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Wenn die Einschnürung 14, die Ringnut 51, das Rohr 46, die Bohrung
48, die Öffnungen 44 und der Saugkanal 49 eine bestimmte feststehende Größe haben,
setzt sich eine praktisch gleichbleibende und verhältnismäßig große Ölmenge, die
durch das Schauglas 31 hindurchtropft, aus der in den Behälter 17 .gelangenden Suspension
ab. Für die meisten. Zwecke können. die Abmessungen dieser Teile so gewählt werden:,
daß die sich ausscheidende Menge etwa 95 % beträgt, sie kann jedoch in besonderen
Fällen größer oder kleiner sein. Da nur ein Bruchteil des durch das Schauglas 31
tropfenden Öles seinen Weg in den Luftstrom findet, kann das Regelventil viel weiter
geöffnet werden, als sonst zulässig wäre, so daß auf diese Weise die Gefahr des
Verstopfens vermieden wird.
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Zur Erläuterung dienen folgende Aüsführunoen: Wenn es .erwünscht ist,
beispielsweise einen Tropfen Öl je Minute dem Luftstrom zuzusetzen, und wenn die
Schmiervorrichtung, wie dargestellt, ausgeführt ist, so daß nur 51/o des durch das
Schauglas 31 tropfenden Öles in den Luftstrom eingeführt werden, wird die Schraube
41 so eingestellt, daß zwanzig Tropfen Öl je Minute durch das Schauglas 31 tropfen.
Infolge der verhältnismäßig großen Zahl von Tropfen je Minute läßt sich eine .genaue
visuelle Regelung leicht erzielen und eine Neueinstellung ist nicht erforderlich.
Ein Vergleich mit den. üblichen Schmiervorrichtungen läßt vor allem auch erkennen,
daß es im Grunde genommen unmöglich ist, nichtzerstäubtes Öl in den Luftstrom einzuspritzen.
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Die durch die Bohrung 48 einströmende Luftmenge kann durch Änderung
der Größe der Bohrung oder in manchen Fällen auch durch Drehen des Einsatzstückes-
42 .geändert werden, was in solcher Weise erfolgt, daß die Achse der Bohrung 48
in einem Winkel zur Achse des Druckluftkanals i i steht. Hierdurch wird die Menge
der in den Behälter 17 eingesaugten Luft geändert und infolgedessen die Ölmenge
geregelt, die aufwärts. durch den Kopf oder Ansatz 27 und in das Zerstäuberrohr
46 des Einsatzstückes hineingezogen wird. Da die in der Flüssigkeitszufuhrleitung
28 befindliche Flüssigkeit durch das Rückschlagventi124 abgeschlossen ist, wird
eine Schmierung fast sofort nach Durchströmen von Luft durch den Druckluftkanal
i i hindurch erzielt, so daß auf diese Weise die durch den Luftstrom getriebene
maschinelle Einrichtung zu keiner Zeit ohne angemessene Schmierung ist.
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Aus der vorstehenden Erläuterung is-t erkenntlich, daß das Arbeiten
der Vorrichtung in der erforderlichen Weise durch Änderung der Größe der Einschnürung
14 und des Durchmessers der Bohrung 48 geregelt werden, kann. Weiterhin kann, wie
oft erwünscht, die druckvermindernde Wirkung der durch die Bohrung 48 strömenden
Luft ausgenutzt werden, indem eine Anordnung der Teile in abgeänderter Aufstellung
erfolgt, wie sie in Fig.3 dargestellt ist.
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Bei dieser Durchführungsform ist ein Einsatzstück 42', das in seiner
Lage und in seiner äußeren Umrißform dem Einsatzstück 42 im allgemeinen ähnlich
ist; mit einem axialen Zerstäuberrohr 46' versehen, dessen untere Mündung innerhalb
der Ausdrehung 47' liegt. Eine die Luft zuführende Bohrung 48' erstreckt sich in
waagerechter Richtung von der stromaufwärts gelegenen Fläche des Einsatzstückes
42' aus oberhalb des. unteren Endes des Rohres 46' in die Ausdrehung 47' hinein.
Eine mit einer Axialbohrung 51 versehene Prallplatte 50 liegt in der Ausdrehung
unterhalb der Mündung der Bohrung 48' und auf oder nahe der Ebene des Endes vom
Rohr 46'. Da die Bohrung 51 etwas größer als der Außendurchmesser des. Rohres 46'
ist, wird Luft von annähernd Einläßdruck durch die Bohrung 51 hindurch an dem Ende
von Rohr 46' vorbei mit hoher Geschwindigkeit abwärts gedrückt, wodurch ein verminderter
Druck in dem Rohr 46' erzeugt wird, der seinerseits Flüssigkeit aus dem Behälter
17 saugt.
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Ein Vergleich mit der in den Fig. i und 2 dargestellten Ausführungsform
zeigt, daß die in Fig. 3 dargestellte Form eine größere Geschwindigkeit dem Luftstrahl
gibt, der an dem Ende des Rohres 46' vorbei abwärts strömt, so daß eine größere
Druckminderung erfolgt. Die Wirkung kann außerdem dadurch erhöht oder vermindert
werden, daß die Prallplatte 5o durch Prallplatten mit Öffnungen 51 von größerem
oder kleinem Durchmesser ersetzt wird.
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Die vorstehende ausführliche Beschreibung soll eine bevorzugte Ausführungsform
.der Erfindung erläutern, soll aber nicht den Umfang der Erfindung auf die dargestellten
Formen begrenzen. Es besteht nicht die Absicht, die Erfindung auf die hier gezeigten
Einzelheiten abzustellen, sofern dies nicht durch die Ansprüche geschieht.