EP0089031B1 - Mündungsventil für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber - Google Patents

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EP0089031B1
EP0089031B1 EP83102427A EP83102427A EP0089031B1 EP 0089031 B1 EP0089031 B1 EP 0089031B1 EP 83102427 A EP83102427 A EP 83102427A EP 83102427 A EP83102427 A EP 83102427A EP 0089031 B1 EP0089031 B1 EP 0089031B1
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atomiser
liquid
plate
stem
orifice valve
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Gerhard Eith
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Siemens AG
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Siemens AG
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06Apparatus 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
    • B05B17/0607Apparatus 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
    • B05B17/0623Apparatus 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
    • B05B17/063Apparatus 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
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05BSPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/30Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages
    • B05B1/3033Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head
    • B05B1/3073Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means designed to control volume of flow, e.g. with adjustable passages the control being effected by relative coaxial longitudinal movement of the controlling element and the spray head the controlling element being a deflector acting as a valve in co-operation with the outlet orifice
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B17/04Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
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    • B05B17/0607Apparatus 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
    • B05B17/0623Apparatus 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

Definitions

  • the present invention relates to a muzzle valve for an ultrasonic liquid atomizer, as specified in the preamble of claim 1.
  • an ultrasonic coupling vibrator which has an impact body for the liquid emerging from the ultrasonic coupling vibrator.
  • This impact body is a bracket attached to the transducer, a portion of which is located in front of the mouth of the coupling transducer. This portion is fixed and is used to form a small gap in front of the mouth of the coupling transducer and to maintain it with a constant gap width.
  • DE-A-3 036 721 which was only published after the priority date of the present invention, describes a liquid atomizer which has an ultrasonic vibrator with an atomizer plate, with an axial bore for the liquid supply to the surface of the atomizer plate and with has an impact body for deflecting and distributing the supplied liquid on the atomizer plate, the impact body having a stem which is located in the axial bore of the vibrator and the atomizer plate, and which is at least in that area of the axial bore which is close to the outlet opening of the Bore is located, has a centering in this bore, and wherein the stem of the impact body continues in a holding wire which is attached to the atomizer plate opposite the vibrator.
  • the stem preferably has a shape with more than 2 edges and it is in particular star-shaped, which means that the stem is centered in the bore.
  • the head of the impact body is preferably mushroom-shaped with a convex outer surface and its (lower) surface facing the surface of the atomizer plate has an outer edge which has a larger (radial) dimension than the corresponding dimension (radius) of the bore in the atomizer plate.
  • a spray device is known from US Pat. No. 3,958,760, but it does not have any vibrating system. It has an automatically closing closure for the liquid outlet opening of the arrangement.
  • This closure is a lid attached to a stem, the stem extending through the liquid supply bore and having a thickening at its opposite end.
  • This closure works with the help of gravity and is therefore dependent on the position. In the absence of fluid supply and vertical installation, the head of this closure rests on the edge of the opening and closes it as long as this vertical position is maintained.
  • the thickening mentioned at the other end of this closure serves to ensure that this closure is not lost when the position changes.
  • the present invention is based on the knowledge gained on the basis of practical tests with a known atomizer that the impact body, which is extremely advantageous per se for atomization, preferably allows undesired crusting and / or sticking to occur and / or prevents partial incrustation or partial incrustation Gluing the outlet opening when starting up again, ie renewed hydration, is eliminated by itself. It is believed that this is related to the otherwise very advantageous fluid deflection under the impact body and the presence of the stem and centering in the bore.
  • the orifice valve realized with the baffle plate head is designed in such a way that it has a sealing disk or a sealing cone on the back of the head which closes the valve seat on or in the opening of the central bore of the ultrasonic oscillator.
  • the retaining wire provided for the baffle plate is held axially displaceably at its opposite end, so that the baffle plate with its lower surface or edge facing the atomizer surface can be pulled against this surface of the atomizer plate.
  • this end of the retaining wire on which the train for closing the muzzle valve is exerted is held in an end piece, which is connected to the pipe socket 7 of the liquid atomizer, preferably via a hose piece, which has sufficient elasticity for axial relative movement between the atomizer and the end piece, this relative movement corresponding to the opening stroke required for the muzzle valve.
  • the figure shows a partially broken sectional view. 1 with the ultrasonic liquid atomizer is designated with its conically shaped oscillator 3 and its worktop 4 and the transducer 2 made of piezoceramic material and fixed thereon.
  • 5 indicates the axial bore in the oscillator 3, in which the stem 12 of the baffle plate designed as a mushroom head 11 is located.
  • the handle 12 is displaceable in the axial direction in the bore 5 and has, for example, a triangular cross section for the purpose of centering. 1 is such that the edge denoted by 12 'abuts the inner wall of the bore 5.
  • Sufficient free cross-sectional area remains along the stem 12 for the flow of the liquid to be atomized, designated 15, which is to be brought onto the surface 4 ′ of the atomizer plate 4. 6 at the outlet opening of the bore 5 of the vibrator 3 is indicated.
  • a sealing washer 61 is provided on the underside of the mushroom-shaped head 11.
  • the distance between the underside of the sealing disk 61 and the surface 4 'of the plate 4, designated 13' can be reduced to zero, i.e. close the muzzle valve.
  • the head 11 is brought into the position shown in the figure with a corresponding distance 13 ', which directs the liquid 15 onto the surface 4' of the atomizer plate which is not covered by the head 11 4 arrives.
  • the vibrator 3 and thus the liquid atomizer 1 is connected to a holder 70, which is installed in a manner not shown in a respective device in which the liquid atomizer 1 is located.
  • the tube 17 is slidably guided in the holder 70, as shown, and can be moved in the direction of the arrows 13, for which purpose, for example, corresponding force acts on the flange 18, which is fixedly connected to the tube 17.
  • This movement 13 is the same as that already discussed above in connection with the description of the atomizer 1.
  • an elastic hose made of, for example, a plastic material is designated, which permits the length change corresponding to the movement 13 or the stroke 13 '.
  • a holding wire 12 ′′ extends away from the lower end of the centered stem 12 of the head 11. It is located both at the end of the stem 12 and at a location on the tube 17 During the train 13 corresponding relative movement between the pipe 17 and the pipe socket 7, the stem 12 and thus the head 11 is pulled down against the surface 4 'of the atomizer plate 4, in such a way that the above-mentioned sealing of the outlet valve takes place .
  • the kinematics in connection with train has been described above. Since or insofar as the holding wire 12 'has a corresponding stiffness, the kinematics can also be operated with a force opposite the arrow 13. The muzzle valve is then closed in the idle state and is opened accordingly by this force.
  • the number 20 indicates springs that are tension or compression springs depending on the selected kinematics.
  • the ring 21, which is firmly connected to the tube 17, indicates a stop which defines the maximum opening width 13 '.

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  • Special Spraying Apparatus (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Mündungsventeil für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, wie im Oberbegriff des Patentanspruches 1 angegeben.
  • Aus der DE-A-2 112 984 ist ein Ultraschall-Koppelschwinger bekannt, der einen Prallkörper für die aus dem Ultraschall-Koppelschwinger austretende Flüssigkeit besitzt. Dieser Prallkörper ist ein am Schwinger befestigter Bügel, von dem ein Anteil sich vor der Mündung des Koppelschwingers befindet. Dieser Anteil ist feststehend angebracht und dient dazu, vor der Mündung des Koppelschwingers einen kleinen Spalt zu bilden, und mit konstanter Spaltweite aufrechtzuerhalten.
  • Mit Rückschicht auf das geltende deutsche Patent 3 036 721 liegt für die Bundesrepublik Deutschland (DE) eine gesonderte Fassung des Anspruches 1 vor.
  • In der DE-A-3 036 721, die erst nach dem Prioritätstag der vorliegenden Erfindung veröffentlicht worden ist, ist ein Flüssigkeitszerstäuber beschrieben, der einen Ultraschall-Schwinger mit einer Zerstäuberplatte, mit einer axialen Bohrung für die Flüssigkeitszuführung auf die Oberfläche der Zerstäuberplatte und mit einem Prallkörper zur Umlenkung und Verteilung der zugeführten Flüssigkeit auf der Zerstäuberplatte hat, wobei der Prallkörper einen Stiel besitzt, der sich in der axialen Bohrung des Schwingers und der Zerstäuberplatte befindet, und der wenigstens in demjenigen Bereich der axialen Bohrung, der sich nahe der Austrittsöffnung der Bohrung befindet, eine Zentrierung in dieser Bohrung aufweist, und wobei sich der Stiel des Prallkörpers in einem Haltedraht fortsetzt, der der Zerstäuberplatte gegenüberliegend ausserhalb des Schwingers befestigt ist.
  • Vorzugsweise besitzt bei diesem Flüssigkeitszerstäuber der Stiel eine Form mit mehr als 2 Kanten und er ist insbesondere sternförmig ausgebildet, womit eine Zentrierung des Stiels in der Bohrung erreicht ist. Der Kopf des Prallkörpers ist vorzugsweise pilzförmig mit konvexer Aussenoberfläche ausgebildet und seine der Oberfläche der Zerstäuberplatte zugewandte (untere) Fläche besitzt einen äusseren Rand, der eine grössere (radiale) Abmessung hat als die entsprechende Abmessung (Radius) der Bohrung in der Zerstäuberplatte.
  • Ein wie voranstehend beschriebener Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber hat sich für das Zerstäuben von Flüssigkeiten, und insbesondere von ätherischen Ölen und von Medikamentenlösungen, Kosmetika und Insektiziden, gut bewährt. Im Gegesatz zu Wasser treten aber bei der Zerstäubung von wie als Beispiel vorgenannten Flüssigkeiten dann noch zusätzliche Schwierigkeiten auf, wenn die Zerstäubung zeitweise unterbrochen wird. Während der Ruhezeiten kann nämlich je nach Art der Flüssigkeit bzw. des Lösungsmittels insbesondere durch Verdunsten ein Eindicken, Verkrusten und/oder Verkleben der für die Flüssigkeit vorgesehenen Austrittsöffnung in der Zerstäuberplatte auftreten.
  • Eine Lösung dieses Problems könnte diejenige sein, die zugeführte Flüssigkeit mit dem Beenden des Zerstäubungsvorgangs wieder zurückzuziehen, damit diese Austrittsöffnung während der Ruhezeit frei von einer derartigen Flüssigkeit bleibt. Eine solche Massnahme ist aber sehr aufwendig und kann insbesondere bei Medikamentenzerstäubung auch unzulässig sein, weil mit dem Zurückziehen in die Austrittsöffnung auch Fremdstoffe mithereinkommen könnten.
  • Aus der US-PS 3 958 760 ist eine Sprühvorrichtung bekannt, die jedoch keinerlei Schwingersystem besitzt. Sie hat einen automatisch schliessenden Verschluss für die Flüssigkeitsaustrittsöffnung der Anordnung. Dieser Verschluss ist ein an einem Stiel befestigter Deckel, wobei der Stiel durch die Flüssigkeits-Zuführungsbohrung hindurchreicht und an seinem gegenüberliegenden Ende eine Verdickung hat. Dieser Verschluss arbeitet mit Hilfe der Schwerkraft und ist daher entsprechend lageabhängig. Bei fehlender Flüssigkeitszufuhr und senkrechter Aufstellung liegt der Kopf dieses Verschlusses auf dem Rand der Öffnung auf und verschliesst diese, solange diese senkrechte Stellung beibehalten bleibt. Die erwähnte Verdickung am anderen Ende dieses Verschlusses dient dazu, dass dieser Verschluss bei Lageänderung nicht verlorengeht. Für diese bekannte Anordnung gibt es keinerlei Problem der Befestigung eines gegenüber einem schwingenden Teil der Anordnung feststehenden anderen Teils.
  • Es ist somit eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbesserung für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber anzugeben mit der die obengenannten in solchen Einzelfällen auftretenden Schwierigkeiten behoben werden können.
  • Diese Aufgabe wird mit einem Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach dem Oberbegriff des jeweiligen Patentanspruchs 1, erfindungsgemäss mit den Merkmalen des Kennzeichens des jeweiligen Patentanspruchs 1 gelöst.
  • Die vorliegende Erfindung geht von der anhand praktischer Versuche mit einem bekannten Zerstäuber gewonnenen Erkenntnis aus, dass der für die Zerstäubung an sich ausserordentlich vorteilhafte Prallkörper das unerwünschte Verkrusten und/oder Verkleben bevorzugt eintreten lässt und/oder verhindert, dass eine teilweise Verkrustung bzw. ein teilweises Verkleben der Austrittsöffnung bei erneuter Betriebsaufnahme, d.h. erneuter Flüssigkeitszufuhr, von allein wieder beseitigt wird. Es wird vermutet, dass dies mit der ansonsten sehr vorteilhaften Flüssigkeitsumlenkung unter dem Prallkörper und mit dem Vorhandensein des Stiels und der Zentrierung in der Bohrung zusammenhängt.
  • Das mit dem Prallplattenkopf realisierte Mündungsventil ist so ausgebildet, dass es auf der Rückseite des Kopfes eine Dichtscheibe oder einen Dichtkegel besitzt, die bzw. der den Ventilsitz an bzw. in der Öffnung der zentrischen Bohrung des Ultraschall-Schwingers abschliesst. Bei dieser Verbesserungserfindung ist der für die Prallplatte vorgesehene Haltedraht an seinem gegenüberliegenden Ende axial verschiebbar gehalten, so dass die Prallplatte mit ihrer der Zerstäuberoberfläche zugewandten unteren Fläche bzw. Rand gegen diese Oberfläche der Zerstäuberplatte gezogen werden kann. Insbesondere wird dieses Ende des Haltedrahtes, an dem der Zug zum Schliessen des Mündungsventils ausgeübt wird, in einem Abschlussstück gehalten, das mit dem Rohrstutzen 7 des Flüssigkeitszerstäubers vorzugsweise über ein Schlauchstück verbunden ist, das ausreichende Elastizität für axiale Relativbewegung zwischen dem Zerstäuber und dem Abschlussstück hat, wobei diese Relativbewegung dem für das Mündungsventil erforderlichen Öffnungshub entspricht.
  • Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der anhand der Figur gegebenen Beschreibung eines Ausführungsbeipiels hervor.
  • Die Figur zeigt eine zum Teil aufgebrochene Schnittdarstellung. Mit 1 ist der Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber mit seinem konisch geformten Schwinger 3 und seiner Arbeitsplatte 4 sowie dem daran fest angebrachten Wandler 2 aus piezokeramischem Material bezeichnet. Mit 5 ist auf die axiale Bohrung im Schwinger 3 hingewiesen, in der sich der Stiel 12 der als Pilzkopf 11 ausgebildeten Prallplatte befindet. Der Stiel 12 ist in der Bohrung 5 in axialer Richtung verschiebbar und hat zum Zweck der Zentrierung einen beispielsweise dreikantigen Querschnitt. Die Darstellung der Fig. 1 ist derart, dass die mit 12' bezeichnete Kante an der Innenwand der Bohrung 5 anliegt. Entlang dem Stiel 12 verbleibt genügend freie Querschnittsfläche für den mit 15 bezeichneten Durchfluss der zu zerstäubenden Flüssigkeit, die auf die Oberfläche 4' der Zerstäuberplatte 4 zu bringen ist. Mit 6 ist auf die Austrittsöffnung der Bohrung 5 des Schwingers 3 hingewiesen.
  • Auf der Unterseite des pilzförmigen Kopfes 11 ist eine Dichtungsscheibe 61 vorgesehen. Bei einer dem Pfeil 13 entsprechenden axialen Hin- und Herbewegung des Stiels 12 mit dem Kopf 11 lässt sich der mit 13' bezeichnete Abstand zwischen der Unterseite der Dichtungsscheibe 61 und der Oberfläche 4' der Platte 4 auf Null verringern, d.h. das Mündungsventil schliessen. Während des Zerstäubungsbetriebs (durch Anlegen einer entsprechenden elektrischen Anregungsspannung an die Wandlerscheibe 2) wird der Kopf 11 in die in der Figur dargestellte Stellung mit einem entsprechenden Anstand 13' gebracht, der die Flüssigkeit 15 auf die vom Kopf 11 nicht abgedeckte Oberfläche 4' der Zerstäuberplatte 4 gelangen lässt.
  • Mit 7 ist ein am Schwinger 3 angebrachter Rohrstutzen bezeichnet.
  • Mit dem Rohrstutzen 7 ist der Schwinger 3 und damit der Flüssigkeitszerstäuber 1 mit einer Halterung 70 verbunden, die in nicht näher dargestellter Weise in ein jeweiliges Gerät eingebaut ist, in dem sich der Flüssigkeitszerstäuber 1 befindet. Das Rohr 17 ist in der Halterung 70 - wie dargestellt - gleitend geführt und lässt sich in Richtung der Pfeile 13 bewegen, wozu beispielsweise an dem mit 18 bezeichneten, mit dem Rohr 17 festverbundenen Flansch entsprechende Kraft angreift. Diese Bewegung 13 ist die gleiche, wie sie bereits oben im Zusammenhang mit der Beschreibung des Zerstäubers 1 erörtert ist. Mit 19 ist ein elastischer Schlauch aus beispielsweise einem Plastikmaterial bezeichnet, der die der Bewegung 13 bzw. dem Hub 13' entsprechende Längenänderung zulässt.
  • Innerhalb der Bohrung 5 des Rohrstutzens 7 und des Rohres 17 erstreckt sich vom unteren Ende des zentrierten Stieles 12 des Kopfes 11 weg ein bereits im Hauptpatent beschriebener Haltedraht 12". Er ist sowohl an dem Ende des Stieles 12 als auch an einer Stelle des Rohrs 17 befestigt. Bei dem Zug 13 entsprechender Relativbewegung zwischen dem Rohr 17 und dem Rohrstutzen 7 wird der Stiel 12 und damit der Kopf 11 nach unten gegen die Oberfläche 4' der Zerstäuberplatte 4 gezogen, und zwar derart, dass die bereits oben erwähnte Abdichtung des Mündungsventils erfolgt.
  • Mit 15' ist auf die Flüssigkeitszufuhr in das Rahr 17 hinein hingewiesen, nämlich auf die Flüssigkeit, die dann als Flüssigkeitsstrom 15 auf die Oberfläche 4' gelangt.
  • Voranstehend ist die Kinematik im Zusammenhang mit Zug beschrieben worden. Da bzw. soweit der Haltedraht 12' eine entsprechende Steifigkeit aufweist, kann die Kinematik auch mit einer dem Pfeil 13 entgegengesetzten Kraft betrieben werden. Das Mündungsventil ist dann im Ruhezustand geschlossen und wird durch diese Kraft dementsprechend geöffnet. Mit 20 ist auf Federn hingewiesen, die je nach gewählter Kinematik Zug oder Druckfedem sind.
  • Mit dem mit dem Rohr 17 fest verbundenen Ring 21 ist auf einen Anschlag hingewiesen, der die maximale Öffnungsweite 13' festlegt.

Claims (5)

1. Mündungsventil für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, der einen Ultraschall-Schwinger (1) mit einer Zerstäuberplatte (4) mit einer axialen Bohrung (5) für die Flüssigkeitszuführung auf die Oberfläche (4') der Zerstäuberplatte (4) und mit einem Prallkörper zur Umlenkung und Verteilung der zugeführten Flüssigkeit auf der Zerstäuberplatte (4) hat, wobei der Prallkörper (10) einen Stiel (12) besitzt, der sich in der axialen Bohrung (5) des Schwingers (1) und der Zerstäuberplatte (4) befindet, und der wenigstens in demjenigen Bereich der axialen Bohrung (5), der sich nahe der Austrittsöffunug der Bohrung befindet, eine Zentrierung (12') in dieser Bohrung aufweist, und wobei sich der Stiel (12) des Prallkörpers (10) in einem Haltedraht (12") fortgesetzt, der der Zerstäuberplatte (4) gegenüberliegend ausserhalb des Schwingers (1) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das dem Stiel (12) entgegengesetzte Ende des Haltedrahtes (12") an einem Teilstück (17) befestigt ist, das gegenüber der Zerstäuberplatte (4) eine Bewegung (13) ausführen kann, mit der über den Haltedraht (12") und den Stiel (12) des Kopfes (11) des Prallkörpers (10) die Mündungsöffnung über die Oberfläche (4') der Zerstäuberplatte (4) verschlossen werden kann.
2. Mündungsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass an der Unterseite des Kopfes (11) des Prallkörpers (10) eine Dichtungsscheibe (61) vorgesehen ist.
3. Mündungsventil nach Anspruch 1, gekennzeichnet dadurch, dass an der Unterseite des Kopfes (11) des Prallkörpers (10) ein Dichtungskegel vorgesehen ist.
4. Mündungsventil nach Anspruch 1, 2 oder 3, gekennzeichnet dadurch, dass das Teilstück ein Rohr (17) ist, das in einem Halteteil (70) des Flüssigkeitszerstäubers (1) gleitend geführt ist.
5. Mündungsventil nach Anspruch 4, gekennzeichnet dadurch, dass das Rohr (17) mit einem Rohrstutzen (7) des Flüssigkeitszerstäubers mit Hilfe eines elastischen Schlauchteils (19) verbunden ist, so dass sich eine durchgehende Flüssigkeitsleitung (15) ergibt.
EP83102427A 1982-03-12 1983-03-11 Mündungsventil für einen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber Expired EP0089031B1 (de)

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DE3209139 1982-03-12

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