DK161622B - Vaeskeforstoever med et ultralyd-impulsgiversystem og en til dette koblet boejestrimmel - Google Patents

Description

i

DK 161622 B

Den foreliggende opfindelse angår en væskeforstøver med et ultralyd-impulsgiversystem og en til dette koblet smal bøje-strimmel, på hvilken der ved svingningsigangsættelse kan frembringes bøjebølger og dermed flere tæt efter hinanden følgen-5 de i det væsentlige parallelle knudelinier og mellemliggende bøjebølgeknudepunkter samt en væsket i 1 før ing anbragt parallelt med bøjestrimlen og som i det mindste udsender væske direkte imod knudepunkterne.

10 Ved nogle kendte væskeforstøvere omfattende ultralyd-impulsgi-versystemer sker tågedannelsen ved dråbeafsnør ing fra et såkaldt stående kapi11arbølgegitter med skakbrætagtigt beliggende knudelinier, idet bølgelængden bestemmes af den pågældende kapillarkraft eller overfladespænding af væsken. Gitteret dan-15 ner sig ved væske/gas-fasegrænsen, på en tynd væskehinde, som befinder sig på en svingende fast indspændt legemsflade såsom en membran. Forstøvningen kræver en af frekvensen og forskellige væskeparametre afhængig impulsamplitude for den svingende membran og en egnet tykkelse af væskehinden på membranen.

20 Når hinden er for tynd, kan der ikke danne sig nogen smådrå-ber, og på grund af dæmpning i væsken sættes ved en for tyk film ingen effektive kapillarbølger i svingning.

Store forstøverydelser og fine smådråber kan uafhængigt af 25 væskeparametrene opnås med væskeforstøvere af den indledningsvis nævnte art, som f.eks. kendes fra DE offentliggørelsesskrift 31 12 340. Ved denne indretning benyttes som bøjestrim-mel (bøjeresonator) en formstabil og stiv titanpladestrimmel med en tykkelse på 1 til 2 mm, en bredde på 1 til 2 cm og en 30 længde på 20 cm til 2 m. Svingningsi gangsætte 1 sen sker ved hjælp af ultralyd-impulsgiversystemet som omfatter en piezo-lektrisk trinkoncentrator som almindeligvis er koblet med bø-jestrimmelens midte. Denne kendte trinkoncentrator er en aksi-alsvinger, som i de indspændte bevægelsesknudepunkter har en 35 tværsnitsændring (trin) således, at den lille amplitude ved enden af det store tværsnit transformeres forholdsmæssigt til en stor amplitude ved den modsatte ende med lille tværsnit som

DK 161622 B

2 er koblet med bøjestrimmelen. Den væske, der skal omdannes til tåge, tilføres gennem et perforeret rør anbragt parallelt oven- eller nedenfor bøjestrimme1 en via udstrømningshuller ud for bøjebølgeknudepunkterne.

5

Den væsentlige ulempe ved denne indretning hidrører fra, at bøjestrimmelen ved bøjebølgelængder λβ, der er større end lydbølgelængden λ0 for den udsendte ultralyds udbredelse i luft, udstråler meget intensive lydbølger i luften, hvilket 10 sker under en vinkel α i forhold til en linie vinkelret på fladen, idet: cos a = λ0/λβ 15 Det høje lydniveau i denne retning er meget forstyrrende og tager på. unødig måde energi fra væskeforstøveren. Endvidere er bøjeresonatorens egenstivhed langt fra tilstrækkelig til at strimlen under svingning kan holdes nøjagtigt parallelt med det perforerede væsketilførselsrør. Hvis man mekanisk fikse-20 rede sådanne lange bøjeresonatorer med en vis formstabilitet, f.eks. ved hjælp af såkaldte ryttere, vil forstøvningens linearitet blive nedsat. Endvidere skulle fikseringen ske nøjagtigt ved fjederknudestederne, da resonanssvingningen ellers ville blive ødelagt. Ved sådanne forholdsvis tykke bøjesving-25 ningsorganer er desuden forstøvningen principielt ikke til strækkelig homogen, da der mellem de parallelle knudelinier i knudestedernes område ikke finder nogen tågedannelse sted. De ønskede resonansfrekvenser for en sådan lang bøjestrimmel er desuden beliggende langt fra hinanden. F.eks. ved 30 kHz og en 30 1 m lang, 2 mm tyk titanmetalpladestrimmel andrager afstanden mellem to nabostillede resonanser ca. 300 Hz. Det er vanskeligt nøjagtigt at opretholde disse resonanser samtidigt, da knudepositionerne ofte forskydes ved ændringer, f.eks. temperaturpåvirkninger.; 35

Det er den foreliggende opfindelses formål at udvikle en væskeforstøver med et ultralyd-impulsgiversystem og en til dette

DK 161622 B

3 koblet bøjestrimmel, hvorved en homogen og tat tågefordel ing kan opnås samtidig med en væsentlig ydelsesbesparelse for ultralyd -impulsgi verstysternet.

5 Væskeforstøveren ifølge opfindelsen er ejendommelig ved, at bøjestrimmelen har en forholdsvis lille tykkelse således, at den ikke har nogen tilstrækkelig egenstivhed til lineær opretning, og at bøjestrimmelen bibringes formstabilitet under fastholdelse af mindst et holdeorgan, idet bøjestrimmelens ene 10 ende er koblet til ul tralyd-impulsgiversystemet og den anden ende fastholdelse af holdeorganet, og/eller bøjestrimmelen fastholdes i længderetningen mellem enderne. Fordelagtige videre udførelsesformer for opfindelsens genstand fremgår af underkravene.

15

Herved opnås, at det altid er muligt at opnå en homogen og tæt tågeforde1 ing samtidig med at forstøveren virker væsentligt mere effektivt og dermed ydelsesbesparende end de hidtil kendte typer af væskeforstøvere med bøjestrimler.

20 Bøjestrimmelens tykkelse er fortrinsvis mindre end 1 mm, og ligger især mellem 0,3 og 0,9 mm. Til igangsætning af svingningerne kobles strimmelen ved den ene ende på i og for sig kendt måde med tr i nkoncentratoren, f.eks. ved hjælp af en 25 skrueforbindelse. Formstabiliteten, frem for alt den lineære opretning, fremkommer ved en mekanisk fastgøring ved bøjestrimmelens anden ende, således at strimmelen er strakt. Såvel fastgør i ngens position som også forspændingsgraden kan varieres. En nøjagtig knudeplacering ved bøjestrimmelens ende, dvs.

30 uden for forstøverens tågedannende zone, muliggør en ensartet forstøvning på praktisk taget hele længden med undtagelse af de to fastholdte endeafsnit.

Bøjestrimlen kan hen over en større længde end hidtil muligt 35 oprettes nøjagtigt parallelt med væsketilførselsrøret. Da de nabostillede bøjebølgeknudesteder ligger tættere ved siden af hinanden, kan der opnås en mere ensartet forstøvning. En nøj-

DK 161622 B

4 agtig opretning af væsketilførselshullerne, der er anbragt lineært og i lille afstand fra hinanden i forhold til knudelinierne bliver overflødig. Af denne årsag kan der principielt også benyttes et tilførselsrør med en længdeslids som væskeud-5 strømningsåbning, i hvilken forbindelse kapillarspalten mellem slidsen og bøjestrimmelen fortrinsvis kan være udfyldt med et filt eller et tilsvarende materiale.

Ved en lille pladetykkelse d på mindre end 1 mm er bøjebølge-10 længden λβ væsentlig mindre, da λβ er proportional med \/d. Herved afgiver bøjestrimmelen ikke længere til omgivelserne luftlyd med skarp retningskarakteristik, der ikke bidrager til forstøvningen. Derved kan der som nævnt også spares en væsentlig ydelse af ultralyd-impulsgiversystemet.

15 På grund af de små frekvensafstande mellem nabostillede bøje-resonanser er den lange bøjestrimmel (længden 1) praktisk taget permanent i resonans, da frekvensafstanden Af på grund af at f ~J! β er proportional med pladetykkelsen d. En ændring 20 1 mellem nabostillede resonanser, hvilket ikke har nogen indflydelse på knudestillingerne ved bøjestrimlens endepunkter, iagttages praktisk taget ikke. En svag wobbling af den impulsgivende frekvens bringes i praksis til at forsvinde ved hjælp af de tæt liggende knudepositioner. Også herved opnås en væ- 2 5 sentlig mere ensartet lineær forstøvning.

Ved tynde bøjestrimler med en tykkelse på mindre end 0,5 mm af højohmske metaller og legeringer, f.eks. titan eller spe- ciallegeringer, såsom speciall egeret fjederstål med stor var-30 mestabi1 itet, kan bøjepladestrimmelen foropvarmes ved at lade en strøm passere igennem. På denne måde kan seje væsker, hvis viskositet falder kraftigt ved højere temperaturer, blive forstøvet i en forud opvarmet tilstand. Herved muliggøres også en effektiv forstøvning af metaller med lavt smeltepunkt.

3 5 Bøjestrimlerne behøver ikke at blive spændt lineært, men kan også for specielle tilfælde benyttes bøjet til form af en ring eller i en vilkårlig anden form.

DK 161622 B

5

Opfindelsen forklares nærmere nedenfor under henvisning til den skematiske tegning. På denne viser fig. 1 en udførelsesform for forstøveren ifølge opfindelsen, 5 fig. 2 en mulig opretning af væsketilførslen i forhold til den lineære bøjningsresonator, og fig. 3 i tværsnit en udførelsesform for forstøvningen i et 10 forstøvningskammer.

Ved udførelsesformen vist i fig. 1 forbindes en smal bøje-strimmel 1, der er så tynd, at den ikke har nogen egen stivhed i længderetniagei*;, dels med et yl tradlyd-impulsgiversystems 15 piezoelektri ske trinkonceatrator 2 og dels med en forspæn dingsindretning 3. Til dette føres bøjestrimmelen gennem klembakker. Bøjestrimmelen 1 kan sættes i svingninger ved hjælp af trinkoncentratoren 2's aksiale svingning. Bøjestrimmelen er anbragt vinkelret på impulsgiversystemet og dermed trinkoncen-20 tratoren 2's akse. Ved at forskyde endefastholdelsen eller -arreteringen på en spændramme med mellemelementer kan man i praksis variere forstøverens længde inden for store grænser ved simpel udskiftning af bøjestrimler 1 med forskellig længde .

25

Med en 0,5 mm tyk, 1 m lang bøjestrimmel af båndmaterialet 90%

Ti, 6% Al og 4% V forstøvedes væsker med viskositeter på mindre end 10 m Pa.s fra to sider. Forstøveren muliggjorde forstøvning af 200 - 300 L væske pr. time.

30

Som vist i fig. 2 kan væske tilføres gennem et rør 4, der er placeret parallelt med bøjestrimmelen 1, idet væsken udleveres gennem åbninger direkte over bøjebølgekundepunkterne. Ved særlig høj knudelinietæthed på bøjestrimmelen kan væsken kontihu-35 ert og lineært langs hele rørets længde tilføres gennem en slids 5. Hertil kan der fremkaldes en kapi11 arti 1førsel, idet slidsen kan være udfyldt med et egnet porøst materiale 6, f.eks. filt, fibre eller tilsvarende materiale.

Claims (7)

1. Væskeforstøver med et ultralyd-impulsgiversystem (2) og en til dette koblet smal bøjestrimmel (1), på hvilken der ved svingningsigangsættelse kan frembringes bøjebølger og dermed 30 flere tæt efter hinanden følgende i det væsentlige parallelle knudelinier og mellemliggende bøjebølgeknudepunkter samt en væsketi 1 før ing (4; 12) anbragt parallelt med bøjestrimlen (1), og som i det mindste udsender væske direkte imod knudepunkterne, kendetegnet ved, at bøjestrimmelen (1) har en 35 forholdsvis lille tykkelse således, at den ikke har nogen tilstrækkelig egenstivhed til lineær opretning, og at bøjestrimmelen (1) bibringes formstabilitet under fastholdelse af DK 161622 B mindst et holdeorgan (3), idet bøjestrimmelens (1) ene ende er koblet til ultralyd-impulssystemet (2) og den anden ende fastholdes af ho 1 d'eorganet (3), og/eller bøjestrimmelen (1) fastholdes i længderetningen mellem enderne. 5

2. Væskeforstøver ifølge krav 1, kendetegnet ved, at bøjestrimmelen består af højohmske metaller eller legeringer, fortrinsvis på titanbasis eller af rustfrit stål, og at bøjestrimmelen har en tykkelse på mindre end 1 mm, fortrinsvis 10 på 0,3 t i 1 0,9 mm.

3. Væskeforstøver ifølge krave 1 eller 2, kendetegnet ved, at holdeorganet er udformet som en forspændingsindretning (3), ved hjælp af hvilken man kan indstille en 15 vilkårlig forspænding på bøjestrimmelen (1).

4. Væskeforstøver ifølge et eller flere af kravene 1 til 3, kendetegne t ved, at positionen af det mekaniske holdeorgan (3) langs strimmelen (1) kan varieres. 20

5. Væskeforstøver ifølge et eller flere af kravene 1 til 4, kendetegnet ved, at bøjestrimmelen (1) kan udskiftes . 25

6. Væskef orstøver ifølge et eller flere af kravene 1 til 5, kendetegnet ved, at bøjestrimmelen (1) er anbragt i et langsgående rør (7), der i området for bøjestrimmelens (1) tågedannende zone er udstyret med en tågeudstrømningssl ids (8). 30

7. Væskeforstøver ifølge krav 7, kendetegnet ved, at tågeudløbsslidsens (8) bredde kan varieres. 35