EP1791650B1 - Vorrichtung zur zerstäubung eines fluides - Google Patents
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- B05B12/08—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means
- B05B12/081—Arrangements for controlling delivery; Arrangements for controlling the spray area responsive to condition of liquid or other fluent material to be discharged, of ambient medium or of target ; responsive to condition of spray devices or of supply means, e.g. pipes, pumps or their drive means responsive to the weight of a reservoir or container for liquid or other fluent material; responsive to level or volume of liquid or other fluent material in a reservoir or container
Definitions
- the invention relates to a device for atomizing a fluid with a container for the fluid to be atomized, a spray, with which the fluid in the container is atomized and with an adjustment means with which the desired atomization rate is adjustable according to document GB-1 270 700 ,
- Devices for atomizing a fluid of the aforementioned type are used, for example, for humidifying air.
- Such humidifiers can be used, for example, to keep vegetables and fruits in refrigerated counters or in cold stores damp and so prevent drying out of the fruit and vegetables.
- devices for atomizing a fluid can be used to displace air with a specific active substance.
- the active ingredient can either be in liquid form and self-atomized or be dissolved in another liquid, for example water, in which case this solution is atomized by the device.
- the atomization of active ingredients can also be used to keep fruit and vegetables fresh.
- other fields of application are medical technology or the disinfection of rooms or equipment.
- the present invention has for its object to improve a device for atomizing a fluid of the type mentioned so that the sputtering rate is regulated.
- This object is achieved in that the atomization rate by means of the control or regulating means from the measured fluid level can be determined. With a setting the desired atomization rate is adjustable.
- the fluid level is measured in the container.
- a change in the fluid level in the container can be determined.
- a change in the fluid volume can be determined from the change in the fluid level. Since the change in the fluid volume is dependent on the atomized volume of fluid, thereby the actual sputtering rate can be determined. This can then be compared with the desired sputtering rate to determine a control difference.
- a device can have a conveying means with which the fluid to be atomized is conveyed from a storage container into the container.
- the conveying means may be a pump.
- a device according to the invention can have a second measuring means which measures the fill level in the storage container.
- This second measuring means can be a level rod.
- the atomized fluid can be removed in a device according to the invention.
- a suitable means of transport is a fan or fan.
- the atomization power i. H. the actual atomization rate will be displayed. It is also possible that also the desired sputtering rate or other data are displayed.
- a device Via a communication means, a device according to the invention can feed and receive information about the sputtering process into a data network (BUS system, telephone data network, computer connection).
- the communication means may be sockets or plugs and / or a modem.
- a device may advantageously be the first measuring means an ultrasonic sensor or a laser, microwave, inductive, capacitive or optical sensor.
- the atomizer is advantageously an ultrasonic generator.
- the device according to the invention shown in Fig. 1 comprises a container 1, in which the fluid to be atomized is kept.
- the device comprises an ultrasonic atomizer 3 which is provided on or in the bottom of the container 1.
- the ultrasonic atomizer 3 has an external circuit 4, which is provided on a circuit carrier.
- the ultrasonic atomizer 3 is supplied via the circuit 4 with a current and / or a voltage which is atomized to a desired extent, the fluid provided in the container 1.
- the atomizing fluid accumulates above the level of the liquid in the container 1 and is blown out of the container 1 via a pipe 15 on a transport means 9, in this case a fan.
- the device For controlling the atomization rate of the atomized by the ultrasonic atomizer 3 fluid, the device according to the invention comprises a control and / or regulating means 6, which is connected on the one hand to the wiring 4 of the ultrasonic atomizer 3 to provide control signals to the circuit 4, and on the other hand a first measuring means 2 is connected, with which the level of the fluid in the container 1 can be measured.
- the first measuring means 2 is an ultrasonic distance sensor which is attached to the top of the container 1.
- the mode of operation of the control is such that the level of the fluid in the container 1 is measured continuously or at discrete times via the first measuring means 2.
- the signal corresponding to the level s of the fluid is supplied to the control and / or regulating means 6.
- the sputtering rate V ⁇ ist is determined from the value for the filling level s in a computer unit S.
- the change ⁇ is determined from which the actual sputtering rate V ⁇ can be determined without further ado with a known cross section of the container 1. For a container 1 having a uniform cross-section, it is sufficient to multiply the change of the filling level s with the cross-sectional area of the container.
- the thus determined actual sputtering rate V ⁇ is then compared with the desired sputtering rate V ⁇ soll .
- a regulator of the control and / or regulating means 6 determines the manipulated variable which is given to the circuit 4 of the ultrasonic atomizer. If the actual sputtering rate V ⁇ is too low, the power of the ultrasonic nebulizer 3 is increased, on the other hand, the actual sputtering rate is greater than the desired sputtering rate V ⁇ soll , the power of the ultrasonic nebulizer 3 is reduced by the controller.
- the control and / or regulating means 6 is also connected to a display means 5, in which, for example, the actual sputtering rate is V ⁇ and / or the desired sputtering rate V ⁇ soll is displayed.
- a setting means 7 which is connected to the control and / or regulating means 6, the desired value for the sputtering rate V ⁇ soll can be set.
- Structurally different light emitting diodes 7a are connected to the adjusting means, with which the operating state of the device according to the invention can be displayed.
- the device according to the invention has three interfaces 11, 12, 16 with which the device according to the invention can be connected to data networks.
- the first interface 11 is a connection via which the device can be connected to a bus.
- the second interface 12 is a socket, via which the device can be connected to a telephone network.
- the terminal 12 is preceded by a modem 10.
- a computer can be connected.
- Both the modem 10 and the interfaces 11 and 16 are connected to the control and / or regulating means 6. With the interfaces 11, 12 and 16, it is possible to monitor the function of the device according to the invention from a distance or to control it remotely.
- the device shown in Figure 1 Since only a finite volume of the fluid to be atomized is available in the container 1 and in order to prevent the device from running dry, fluid must be replenished at regular intervals or continuously.
- new fluid is fed into the container 1 at regular intervals.
- the device has a Pump 8, which sucks the fluid from a replaceable reservoir 13 via a so-called level rod 14 and conveys into the container 1.
- the replaceable storage container 13 is a canister in which the leveling rod 14 can be inserted.
- the leveling rod 14 is designed such that an advance warning is given via a connecting line to the control and / or regulating means at a low fluid level in the reservoir. At a still lower level of the fluid in the reservoir 13, a warning is finally given to the control and / or regulating means 6 by the level rod 14.
- the warning should alert an operator to the impending change of the reservoir, the warning should eventually cause the operator to replace the reservoir 13.
- the level in the container 1 is, in order to prevent dry running of the ultrasonic atomizer 3, monitored by the first measuring means 2.
- the control and / or regulating means 6 activates the pump 8 in order to convey liquid from the storage container 13 into the container 1.
- the fluid level in the container 1 is changed. This of course has an influence on the control of the atomization rate, which is based on the measurement of the level in the container 1. It is therefore necessary to take into account the amount of liquid pumped from the reservoir 13 into the container 1 in the control.
- the regulation for the moment in which liquid is pumped from the reservoir 13 into the container 1 be switched off. Since the liquid transport from the reservoir 13 in the container 1 lasts only briefly, has a shutdown of the scheme the sputtering rate does not affect the practicality of the device according to the invention.
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Description
- Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Zerstäubung eines Fluids mit einem Behälter für das zu zerstäubende Fluid, einem Zerstäubungsmittel, mit dem das im Behälter befindliche Fluid zerstäubbar ist und mit einem Einstellmittel, mit dem die gewünschte Zerstäubungsrate einstellbar ist gemäß Dokument
GB-1 270 700 - Vorrichtungen zur Zerstäubung eines Fluids der vorgenannten Art werden beispielsweise zum Befeuchten von Luft verwendet. Derartige Luftbefeuchter können beispielsweise eingesetzt werden, um Gemüse und Obst in Kühltheken oder auch in Kühlräumen feucht zu halten und so ein Austrocknen des Obstes und Gemüses zu verhindern. Weiter können Vorrichtungen zur Zerstäubung eines Fluids eingesetzt werden, um Luft mit einem bestimmten Wirkstoff zu versetzen. Der Wirkstoff kann dazu entweder in flüssiger Form vorliegen und selbst zerstäubt werden oder aber in einer anderen Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser gelöst sein, wobei dann diese Lösung durch die Vorrichtung zerstäubt wird. Die Zerstäubung von Wirkstoffen kann ebenfalls zum Frischhalten von Obst und Gemüse verwendet werden. Weitere Anwendungsgebiete sind jedoch die Medizintechnik oder aber die Desinfektion von Räumen oder Gerätschaften.
- Insbesondere bei dem Einsatz von Vorrichtungen zur Zerstäubung eines Fluids in der Medizin- und Desinfektionstechnik ist es auch meist notwendig, dass eine definierte Menge des Fluids gleichmäßig zerstäubt wird. Eine Regelung der Zerstäubungsrate ist bei den bisherigen Vorrichtungen jedoch nicht vorgesehen.
- Ein nahe liegender Ansatz die Zerstäubungsrate zu regeln, liegt darin, an einem Auslass der Vorrichtung die Menge des zerstäubten Fluids zu erfassen. Dieses ist jedoch technisch sehr aufwendig und zu vertretbaren Kosten nicht realisierbar.
- Hier setzt die vorliegende Erfindung an.
- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zerstäubung eines Fluids der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass die Zerstäubungsrate regelbar ist.
- Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die die Zerstäubungsrate mittels des Steuer- oder Regelmittels aus dem gemessenen Fluidniveau ermittelbar ist.
Mit einem Einstellmittel ist die gewünschte Zerstäubungsrate einstellbar. - Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird somit zunächst das Fluidniveau im dem Behälter gemessen. Damit kann eine Änderung des Fluidniveaus in dem Behälter ermittelt werden. Bei einer bekannten Geometrie des Behälters, kann aus der Veränderung des Fluidniveaus eine Veränderung des Fluidvolumens ermittelt werden. Da die Veränderung des Fluidvolumens abhängig von dem zerstäubten Fluidvolumen ist, lässt sich dadurch die tatsächliche Zerstäubungsrate ermitteln. Diese kann dann zum Ermitteln einer Regeldifferenz mit der gewünschten Zerstäubungsrate verglichen werden.
- Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein Fördermittel aufweisen, mit dem das zu zerstäubende Fluid aus einem Vorratsbehälter in den Behälter gefördert wird. Das Fördermittel kann eine Pumpe sein.
- Eine erfindungsgemäße Vorrichtung kann ein zweites Messmittel aufweisen, das den Füllstand im Vorratsbehälter misst. Dieses zweite Messmittel kann ein Niveaustab sein.
- Mittels eines Transportmittels kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung das zerstäubte Fluid abgeführt werden. Ein geeignetes Transportmittel ist ein Lüfter beziehungsweise Ventilator.
- Über ein Anzeigemittel kann bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zerstäubungsleistung, d. h. die tatsächliche Zerstäubungsrate angezeigt werden. Ebenso ist es möglich, dass auch die gewünschte Zerstäubungsrate oder andere Daten angezeigt werden.
- Über ein Kommunikationsmittel kann eine erfindungsgemäße Vorrichtung Informationen über den Zerstäubungsvorgang in ein Datennetz (BUS-System, Telefondatennetz, Rechneranschluss) einspeisen und entgegennehmen. Bei den Kommunikationsmitteln kann es sich um Buchsen beziehungsweise Stecker und/oder ein Modem handeln.
- Bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung kann vorteilhaft das erste Messmittel ein Ultraschallsensor oder auch ein Laser-, Mikrowellen-, induktiver, kapazitiver oder optischer Sensor sein. Das Zerstäubungsmittel ist vorteilhaft ein Ultraschallgenerator.
- Ein Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Zerstäuben eines Fluids ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigt
- Fig. 1
- eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung und
- Fig. 2
- einen Regelkreis der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
- Die in der Fig. 1 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst einen Behälter 1, in welchen das zu zerstäubende Fluid vorgehalten wird. Zum Zerstäuben des Fluids umfasst die Vorrichtung einen Ultraschallzerstäuber 3 der am beziehungsweise im Boden des Behälters 1 vorgesehen ist. Der Ultraschallzerstäuber 3 hat eine äußere Beschaltung 4, die auf einem Schaltungsträger vorgesehen ist. Der Ultraschallzerstäuber 3 wird über die Beschaltung 4 so mit einem Strom- und/oder einer Spannung versorgt, das in einem gewünschten Maße das in dem Behälter 1 vorgesehene Fluid zerstäubt wird. Das zerstäube Fluid reichert sich oberhalb des Flüssigkeitsspiegels in dem Behälter 1 an und wird an einem Transportmittel 9, im vorliegenden Fall handelt es sich um einen Ventilator, über ein Rohr 15 aus dem Behälter 1 herausgeblasen.
- Zum Regeln der Zerstäubungsrate des von dem Ultraschallzerstäuber 3 zerstäubten Fluids weist die erfindungsgemäße Vorrichtung ein Steuer- und/oder Regelmittel 6 auf, das einerseits mit der Beschaltung 4 des Ultraschallzerstäubers 3 verbunden ist, um Stellsignale an die Beschaltung 4 liefern zu können, und andererseits mit einem ersten Messmittel 2 verbunden ist, mit dem das Niveau des Fluids in dem Behälter 1 gemessen werden kann. Bei dem ersten Messmittel 2 handelt es sich um einen Ultraschallabstandssensor, der an der Oberseite des Behälters 1 angebracht ist.
- Die Funktionsweise der Regelung (Fig. 2) ist so, dass über das erste Messmittel 2 kontinuierlich oder zu diskreten Zeitpunkten der Füllstand des Fluids im Behälter 1 gemessen wird. Das dem Füllstand s des Fluids entsprechende Signal wird an das Steuer- und/oder Regelmittel 6 geliefert. In dem Steuer- und/oder Berechnungsmittel wird aus dem Wert für den Füllstand s in einer Rechnereinheit S die Zerstäubungsrate V̇ist ermittelt. Dazu wird die Veränderung ṡ ermittelt, aus welcher ohne weiteres bei bekanntem Querschnitt des Behälters 1 die tatsächliche ZerstäubungsrateV̇ist ermittelt werden kann. Bei einem Behälter 1 mit einem gleichförmigen Querschnitt, ist es ausreichend, die Veränderung des Füllstands s mit der Querschnittsfläche des Behälters zu multiplizieren. Im Grunde genommen erhält man dann die Veränderung des Volumens des in dem Behälter 1 gelagerten Fluids. Da jede Veränderung des Fluidvolumens und insbesondere jede Abnahme des Fluidvolumens im Behälter 1 durch eine Zerstäubung des Fluids hervorgerufen wird, muss die Veränderung des Fluidvolumens der Zerstäubungsrate entsprechen.
- Die so ermittelte, tatsächliche Zerstäubungsrate V̇ist wird dann mit der gewünschten Zerstäubungsrate V̇soll verglichen. Aus der zwischen den beiden Werten bestehenden Regeldifferenz ermittelt dann ein Regler des Steuer- und/oder Regelungsmittels 6 die Stellgröße, die an die Beschaltung 4 des Ultraschallzerstäubers gegeben wird. Ist die tatsächliche Zerstäubungsrate V̇ist zu gering, wird die Leistung des Ultraschallzerstäubers 3 vergrößert, ist die tatsächliche Zerstäubungsrate dagegen größer als die gewünschte Zerstäubungsrate V̇soll, wird die Leistung des Ultraschallzerstäubers 3 durch den Regler verkleinert.
- Das Steuer- und/oder Regelungsmittel 6 ist außerdem mit einem Anzeigemittel 5 verbunden, in welchem beispielsweise die tatsächliche Zerstäubungsrate V̇ist und/oder die gewünschte Zerstäubungsrate V̇soll angezeigt wird.
- Über ein Einstellmittel 7, das mit dem Steuer- und/oder Regelungsmittel 6 verbunden ist kann der gewünschte Wert für die Zerstäubungsrate V̇soll eingestellt werden. Mit dem Einstellmittel sind baulich verschiedene Leuchtdioden 7a verbunden, mit welchen der Betriebszustand der erfindungsgemäßen Vorrichtung angezeigt werden kann.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat drei Schnittstellen 11, 12, 16 mit denen die erfindungsgemäße Vorrichtung an Datennetze anschließbar ist. Bei der ersten Schnittstelle 11 handelt es sich um einen Anschluss, über welchen die Vorrichtung an einen Bus anschließbar ist. Bei der zweiten Schnittstelle 12 handelt es sich um eine Buchse, über welchen die Vorrichtung an ein Telefonnetz anschließbar ist. Geräteseitig ist dem Anschluss 12 ein Modem 10 vorgeschaltet. An der seriellen Schnittstelle 11 ist ein Rechner anschließbar. Sowohl das Modem 10 als auch die Schnittstellen 11 und 16 sind mit dem Steuer- und/oder Regelmittel 6 verbunden. Mit den Schnittstellen 11, 12 und 16 ist es möglich, die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus der Ferne zu überwachen oder aber auch aus der Ferne zu steuern.
- Da in dem Behälter 1 nur ein endliches Volumen des zu zerstäubenden Fluids zur Verfügung steht und um ein Trockenlaufen der Vorrichtung zu verhindern muss in regelmäßigen Abständen oder kontinuierlich Fluid nachgefüllt werden. Bei der in der Figur 1 dargestellten Vorrichtung, wird in regelmäßigen Abständen neues Fluid in den Behälter 1 geleitet. Die Vorrichtung weist dazu eine Pumpe 8 auf, die Fluid aus einem auswechselbaren Vorratsbehälter 13 über einen sogenanten Niveaustab 14 ansaugt und in den Behälter 1 fördert. Bei dem auswechselbaren Vorratsbehälter 13 handelt es sich um einen Kanister, in welchen der Niveaustab 14 einsetzbar ist.
- Der Niveaustab 14 ist so ausgestaltet, dass über eine Verbindungsleitung zur Steuer- und/oder Regelungsmittel bei einem niedrigen Fluidstand in dem Vorratsbehälter eine Vorwarnung gegeben wird. Bei einem noch niedrigeren Niveau des Fluids in dem Vorratsbehälter 13 wird schließlich von dem Niveaustab 14 eine Warnung an das Steuer- und/oder Regelmittel 6 gegeben. Die Vorwarnung soll einem Bediener auf den bevorstehenden Wechsel des Vorratsbehälters aufmerksam machen, die Warnung soll letztendlich den Bediener dazu veranlassen, dass der Vorratsbehälter 13 ausgewechselt wird. Der Füllstand im Behälter 1 wird, um ein Trockenlaufen des Ultraschallzerstäubers 3 zu verhindern, von dem ersten Messmittel 2 überwacht.
- Sobald das Fluidniveau im Behälter 1 eine untere Grenze unterschritten hat, aktiviert das Steuer- und/oder Regelungsmittel 6 die Pumpe 8, um Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 1 zu fördern. Durch den Transport des Fluids aus dem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 1 wird das Fluidniveau in dem Behälter 1 verändert. Dieses hat natürlich auf die Regelung der Zerstäubungsrate einen Einfluss, die auf der Messung des Füllstandes in dem Behälter 1 beruht. Es ist daher notwendig, die aus dem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 1 gepumpte Flüssigkeitsmenge bei der Regelung zu berücksichtigen. Alternativ kann die Regelung für den Moment, in dem Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 1 gepumpt wird, abgeschaltet werden. Da der Flüssigkeitstransport aus dem Vorratsbehälter 13 in den Behälter 1 nur kurz andauert, hat ein Abschalten der Regelung der Zerstäubungsrate keinen Einfluss auf die Praxistauglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Claims (12)
- Vorrichtung zur Zerstäubung eines Fluids- mit einem Behälter (1) für das zu zerstäubende Fluid;- mit einem ersten Messmittel, mit dem das Fluidniveau in dem Behälter messbar ist (2);- mit einem Steuer- und/oder Regelmittel (6), mit dem die Zerstäubungsrate (V̇ist ) regelbar ist- mit einem Zerstäubungsmittel (3), mit dem das im Behälter (1) befindliche Fluid zerstäubbar ist,- mit einen Einstellmittel, mit dem die gewünschte Zerstäubungsrate (V̇soll ) einstellbar ist (7), dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsrate mittels Steuer- und Regelmittel (6) aus dem gemessenen Fluidniveau (s) ermittelbar ist.
- Vorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fördermittel (8) das zu zerstäubende Fluid aus einem Vorratsbehälter (13) in den Behälter (1) fördert.
- Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Fördermittel (8) eine Pumpe ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein zweites Messmittel (14) den Füllstand im Vorratsbehälter (13) misst.
- Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Messmittel (14) ein Niveaustab ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Transportmittel (9) das zerstäubte Fluid abführt.
- Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Transportmittel (9) ein Lüfter oder ein Ventilator ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Anzeigemittel (5) die Zerstäubungsleistung anzeigt.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erfindungsgemäße Vorrichtung zumindest ein Kommunikationsmittel aufweist.
- Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Kommunikationsmittel ein Modem oder eine Schnittstelle zu einem Bussystem ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Messmittel (2) ein Ultraschallsensor ist.
- Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Zerstäubungsmittel (3) ein Ultraschallgenerator ist.
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