EP0051767B1 - Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten - Google Patents

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EP0051767B1
EP0051767B1 EP81108641A EP81108641A EP0051767B1 EP 0051767 B1 EP0051767 B1 EP 0051767B1 EP 81108641 A EP81108641 A EP 81108641A EP 81108641 A EP81108641 A EP 81108641A EP 0051767 B1 EP0051767 B1 EP 0051767B1
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EP
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aerosol
atomizer
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liquid
ultrasonic
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EP81108641A
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Wolf-Dietrich Dr. Drews
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Siemens AG
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Siemens AG
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0607—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers
    • B05B17/0623—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn
    • B05B17/063—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers coupled with a vibrating horn having an internal channel for supplying the liquid or other fluent material

Definitions

  • the invention relates to a device for atomizing liquids using a position-independent, pressure-independent ultrasonic liquid atomizer installed in an outer housing and surrounded by air on all sides.
  • the rough regulation of the atomizer output is usually achieved by using several identical or different pressure nozzles. This principle is used for example in motor vehicle carburettors. Fine adjustment is possible in only very limited areas by varying the atomizing pressures. Conventional mechanical atomizers do not allow regulation of the droplet transport speed. In the case of electromechanical atomizers, fine adjustments can be made by changing the excitation voltage and clocking the excitation, but the required control conditions are not possible.
  • rotary atomizers create droplet-air mixtures (aerosols) at high pressures, which then lead to the paper being wetted by precipitation. Due to the high inhomogeneity and the high kinetic energies of these aerosols (projectile effect), only uneven layers can be applied with this process.
  • a piezoelectric oscillating system that acts as an atomizer and is surrounded by air on all sides is installed in a housing.
  • this object is achieved in that a shutter is provided in the housing for the continuous control and focusing of the aerosol flow moved by the air flow, and for fine regulation of the aerosol flow generated and present by means of the ultrasonic atomizer in an aerosol store.
  • a device for atomizing liquids With a device for atomizing liquids according to the invention, extremely high control ratios, for example 1 20, can be achieved even at constant operating voltages and atomizing powers.
  • the aerosol flows generated by the atomizer in the aerosol storage device can be continuously regulated with regard to atomizing performance and transport speed of the air flow, and can be focused with a streamlined arrangement of the aperture opening. Due to the unpressurized ultrasonic atomization, in contrast to the pressure nozzle atomization, no overpressures occur in the aerosol reservoir, so that even the smallest amounts of liquid can be produced with the finest droplets and dispensed in a predetermined direction with a finely adjustable transport speed.
  • the transporting air flow can be directed perpendicular to the droplet generation or, with simultaneous flow around the transducer, parallel to the droplet generation.
  • the speed of the air flow can be adapted to the opening of the panel by electrical speed control of the fan.
  • the droplets deposited in the storage space are collected in the reservoir and fed back to the atomizer via pumps of an external liquid container or directly.
  • the interior of the aerosol store through which aerosol flows is additionally provided with partition walls, on which larger droplets are filtered out by precipitation - parallel to the selection effect of the gravitational force.
  • Ultrasonic liquid atomizers according to DE-A-2 032 433 and DE-A-2 308 584 have proven to be particularly suitable.
  • the combination according to the invention of such pressure-free ultrasonic liquid atomizers with an aerosol reservoir enables the production of very small quantities of aerosols, such aerosols being able to be dispensed in any direction at any adjustable transport speeds.
  • the finest continuous regulation of the aerosol quantity and density is possible.
  • any liquid can be atomized, such as. As water, emulsions, medical liquids, developer liquids, heating oil and gasoline.
  • the quantities of liquid atomized and the droplet diameter generated in the aerosol storage device must be adapted to the application by varying the excitation voltage, pulsing the excitation and metering the atomizing power.
  • FIG. 1 It shows a side view of an embodiment of a liquid atomizer according to the Invention.
  • An air stream 1 is brought to the plate 11 of the atomizer 3 with the aid of a blower 2.
  • the liquid located in a reservoir 6 is sucked in by means of a pump 5 and passed into the liquid atomizer 3 via a liquid supply line 7.
  • an aerosol stream 9 is formed in contact with the air stream 1 in the aerosol store 4. This can be finely regulated and focused by an aperture 10 and directed in the desired direction onto the object 12 to be coated.
  • the interior of aerosol reservoir 4 through which aerosol flows can additionally be provided with intermediate walls 13. This results in an even better selection of the droplets.

Landscapes

  • Special Spraying Apparatus (AREA)
  • Nozzles (AREA)
  • Acyclic And Carbocyclic Compounds In Medicinal Compositions (AREA)
  • Catching Or Destruction (AREA)
  • Electrostatic Spraying Apparatus (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten unter Verwendung eines in einem Außengehäuse eingebauten lageunabhängigen drucklosen Ultraschallflüssigkeitszerstäubers, der von Luft allseitig umströmt ist.
  • Bei bekannten Zerstäubern wird die Grobregulierung der Zerstäuberleistung meist durch den Einsatz mehrerer gleich- oder verschiedenartiger Druckdüsen erreicht. Dieses Prinzip wird beispielsweise bei Kraftfahrzeugvergasern angewendet. Eine Feinregulierung ist in nur eng begrenzten Bereichen durch Variation der Zerstäuberdrücke möglich. Herkömmliche mechanische Zerstäuber lassen keine Regelung der Tröpfchentransportgeschwindigkeit zu. Bei elektromechanischen Zerstäubern sind zwar durch Änderung der Anregungsspannung und Takten der Anregung Feinregulierungen, jedoch nicht die geforderten Regelverhältnisse möglich.
  • Auch die zur Zeit beispielsweise zum Auftragen von Entwicklerflüssigkeiten auf Spezialpapier in Lichtpausenanlagen genutzten Verfahren arbeiten insbesondere hinsichtlich der homogenen Verteilung der Entwicklerflüssigkeit nicht zufriedenstellend. Bei den Walzenverfahren lassen sich aufgebrachte Flüssigkeitsmenge und die Papiertransportgeschwindigkeit nicht unabhängig voneinander regeln.
  • In anderen Geräten werden mit Rotationszerstäubern bei hohen Drücken Tröpfchen-LuftGemische (Aerosole) erzeugt, die dann durch Niederschlag zu einer Benetzung des Papiers führen. Durch die hohe Inhomogenität und die hohen kinetischen Energien dieser Aerosole (Geschoßwirkung) lassen sich mit diesem Verfahren jedoch nur ungleichmäßige Schichten auftragen.
  • Bei einem bekannten Ultraschallflüssigkeitszerstäuber nach DE-A-2445791 ist ein als Zerstäuber fungierendes piezoelektrisches Schwingsystem, das allseitig von Luft umströmt ist, in ein Gehäuse eingebaut.
  • Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten zu schaffen, die bei der Zerstäubung von Flüssigkeiten, insbesondere von technischen und medizinischen Flüssigkeiten sehr hohe Regelverhältnisse für die Zerstäuberleistungen und die Aerosoltransportgeschwindigkeit ermöglicht und eine homogene Verteilung der Flüssigkeit bei gleichmäßiger Schichtdicke erbringt.
  • Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß im Gehäuse zur kontinuierlichen Regelung und Fokussierung des durch den Luftstrom bewegten Aerosolstromes ein drehzahlgeregeltes Gebläse und zur Feinstregulierung des mittels des Ultraschallzerstäubers in einem Aerosolspeicher erzeugten und vorhandenen Aerosolstromes eine Blende vorgesehen sind.
  • Mit einer Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten gemäß der Erfindung lassen sich extrem hohe Regelverhältnisse, beispielsweise 1 20, auch bei konstanten Betriebsspannungen und Zerstäuberleistungen erreichen. Durch ein drehzahlgesteuertes Gebläse und eine mechanische Blende können die im Aerosolspeicher vom Zerstäuber erzeugten Aerosolströme hinsichtlich Zerstäuberleistung und Transportgeschwindigkeit des Luftstromes kontinuierlich geregelt und bei strömungsgünstiger Anordnung der Blendenöffung fokussiert werden. Durch die drucklose Ultraschall-Zerstäubung entstehen im Aerosolspeicher im Gegensatz zur Druckdüsenzerstäubung keine Überdrücke, so daß auch kleinste Flüssigkeitsmengen mit feinsten Tröpfchen erzeugt und in einer vorgegebenen Richtung mit fein einstellbarer Transportgeschwindigkeit abgegeben werden können. Der transportierende Luftstrom kann je nach Geräteausführung senkrecht zur Tröpfchenerzeugung gerichtet oder bei gleichzeitiger Schwingerumströmung parallel zur Tröpfchenerzeugung ausgerichtet sein. Die Geschwindigkeit des Luftstromes kann durch elektrische Drehzahlregelung des Gebläses der Öffnung der Blende angepaßt werden. Bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung werden die im Speicherraum niedergeschlagenen Tröpfchen im Reservoir gesammelt und über Pumpen eines externen Flüssigkeitsbehälters oder direkt dem Zerstäuber wieder zugeführt.
  • Gemäß einer besonders günstigen Ausführungsform ist der Aerosol durchströmte Innenraum des Aerosolspeichers zusätzlich mit Zwischenwänden versehen, an denen durch Nieder schlag größere Tröpfchen - parallel zur Selektionswirkung der Gravitationskraft - ausgefiltert werden.
  • Als besonders geeignet haben sich Ultraschall-Flüssigkeits-Zerstäuber gemäß DE-A-2 032 433 und DE-A-2 308 584 erwiesen. Die erfindungsgemäße Kombination solcher drucklos arbeitender Ultraschall-Flüssigkeits-Zerstäuber mit einem Aerosolspeicher ermöglichen im Gegensatz zu Druckdüsenzerstäubern die Erzeugung kleinster Aerosolmengen, wobei derartige Aerosole in beliebigen Richtungen mit beliebig einstellbaren Transportgeschwindigkeiten abgegeben werden können. Gleichzeitig ist auch eine feinste kontinuierliche Regulierung der Aerosolmenge und -dichte möglich.
  • Mit einer Vorrichtung gemäß der Erfindung können beliebige Flüssigkeiten zerstäubt werden, wie z. B. Wasser, Emulsionen, medizinische Flüssigkeiten, Entwicklerflüssigkeiten, Heizöl und Benzin. Die im Aerosolspeicher zerstäubten Flüssigkeitsmengen und erzeugten Tröpfchendurchmesser sind dem Anwendungsfall durch Variation der Anregungsspannung, Takten der Anregung und Dosierung der Zerstäuberleistung anzupassen.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
  • Sie zeigt in Seitenansicht eine Ausführungsform eines Flüssigkeitszerstäubers gemäß der Erfindung. Ein Luftstrom 1 wird mit Hilfe eines Gebläses 2 an die Platte 11 des Zerstäubers 3 herangeführt. Mittels einer Pumpe 5 wird die sich in einem Reservoir 6 befindende Flüssigkeit angesaugt und über eine Flüssigkeitszufuhrleitung 7 in den Flüssigkeitszerstäuber 3 geleitet. Aus den an der Platte 11 erzeugten Tröpfchen bildet sich in Kontakt mit dem Luftstrom 1 im Aerosolspeicher 4 ein Aerosolstrom 9. Dieser kann durch eine Blende 10 feinstreguliert und fokussiert werden und in die gewünschte Richtung auf das zu beschichtende Objekt 12 gelenkt werden. Der Aerosol durchströmte Innenraum des Aerosolspeichers 4 kann zusätzlich mit Zwischenwänden 13 versehen werden. Hierdurch wird eine noch bessere Selektion der Tröpfchen erreicht.

Claims (2)

1. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten unter Verwendung eines in einem Außengehäuse eingebauten lageunabhängigen drucklosen Ultraschall-Flüssigkeits-Zerstäubers (3), der von Luft allseitig umströmt ist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse zur kontinuierlichen Regelung und Fokussierung des durch den Luftstrom (1) bewegten Aerosolstromes (9) ein drehzahlgeregeltes Gebläse (2) und zur Feinstregulierung des mittels des Ultraschallzerstäubers (3) in einem Aerosolspeicher (4) erzeugten und vorhandenen Aerosolstromes (9) eine Blende (10) vorgesehen sind.
2. Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenraum des Aerosolspeichers (4) Zwischenwände (13) aufweist.
EP81108641A 1980-11-10 1981-10-21 Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten Expired EP0051767B1 (de)

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GR81316B (de) 1984-12-11
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