WO2020127715A1 - Pumpensystem - Google Patents

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WO2020127715A1
WO2020127715A1 PCT/EP2019/086285 EP2019086285W WO2020127715A1 WO 2020127715 A1 WO2020127715 A1 WO 2020127715A1 EP 2019086285 W EP2019086285 W EP 2019086285W WO 2020127715 A1 WO2020127715 A1 WO 2020127715A1
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WO
WIPO (PCT)
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hose
atomizer
nozzle
pump
pump system
Prior art date
Application number
PCT/EP2019/086285
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Mangold
Manuel FIESEL
Leon LUCK
Björn FREISINGER
Tanja MESSMER
Original Assignee
J. Wagner Gmbh
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Filing date
Publication date
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Priority to JP2021536249A priority patent/JP2022515785A/ja
Priority to US17/309,731 priority patent/US20220023898A1/en
Priority to KR1020217023182A priority patent/KR20210106543A/ko
Priority to CN201980092222.1A priority patent/CN113439162B/zh
Publication of WO2020127715A1 publication Critical patent/WO2020127715A1/de

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B43/00—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members
    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1261—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing the rollers being placed at the outside of the tubular flexible member
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B9/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour
    • B05B9/03—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material
    • B05B9/04—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material with pressurised or compressible container; with pump
    • B05B9/0403—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material with pressurised or compressible container; with pump with pumps for liquids or other fluent material
    • B05B9/0423—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent material, without essentially mixing with gas or vapour characterised by means for supplying liquid or other fluent material with pressurised or compressible container; with pump with pumps for liquids or other fluent material for supplying liquid or other fluent material to several spraying apparatus
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B05B9/085—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. of knapsack type with a liquid pump
    • B05B9/0872—Apparatus to be carried on or by a person, e.g. of knapsack type with a liquid pump the pump being a peristaltic pump
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
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    • F04B17/03—Pumps characterised by combination with, or adaptation to, specific driving engines or motors driven by electric motors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
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    • F04B43/12—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action
    • F04B43/1253—Machines, pumps, or pumping installations having flexible working members having peristaltic action by using two or more rollers as squeezing elements, the rollers moving on an arc of a circle during squeezing
    • F04B43/1292—Pumps specially adapted for several tubular flexible members

Definitions

  • Electrohydrodynamic atomization of fluids is becoming increasingly important in the field of coating processes.
  • a device is known from PCT / EP2018 / 060117 which, using electrohydrodynamic atomization, e.g. Applying care products such as sunscreen to a person's body.
  • Peristaltic pumps so-called roller pumps or peristaltic pumps
  • a fluid is pressed forward by mechanical deformation of a hose section and is thus pumped.
  • Pumps of this type are also used in the above-mentioned devices in order to convey a fluid to be atomized to the atomizer nozzles, at which the fluid is then subjected to a high voltage in order to bring about the electro-hydrodynamic atomization.
  • volume flow through the pump is applied to the remaining open nozzles.
  • the object of the invention is therefore, starting from one
  • Fluid tank for several nozzles to clog the nozzles avoid in order to enable electrohydrodynamic atomization in the required quality.
  • the invention relates to a pump system for a
  • Atomizer nozzle system with at least two atomizer nozzles, in particular for an electrohydrodynamic atomizer, the pump system comprising at least one hose package and at least one pump rotor and at least one roller body for forming a roller region of a peristaltic pump.
  • the pump system is characterized in that the hose package comprises at least the same number of hose channels as the number of atomizing nozzles, preferably at least two, in particular three hose channels, and that each hose channel has one
  • Connection is assigned to an atomizer nozzle and connects it to the rolling area.
  • each individual atomizer nozzle with its own hose channel forces a volume flow through each individual atomizer nozzle, so that in the event of an onset of blockage, the subsequently conveyed volume of the fluid unites
  • Hose packages can be easily provided in the device without the need to run individual hoses.
  • a preferred embodiment provides that everyone
  • Hose channel connects a fluid tank through the rolling area with an atomizer nozzle directly.
  • each nozzle is supplied with fluid from the fluid tank directly, without the need for a hydraulic one
  • predetermined volume flow is forced at each individual atomizer nozzle, which leads to reliable electrohydrodynamic atomization.
  • an embodiment provides that a
  • a division into at least two, preferably three or more hose channels is formed in front of the rolling area and these hose channels through the rolling area up to a respective atomizer nozzle assigned to the respective hose channel
  • Rolling area must be provided. In the rolling area, in which the delivery pressure for the application of the individual
  • Atomizer nozzles are generated must then be separate
  • Hose channels are provided so that a division, for example by Y elements or the like, takes place beforehand.
  • An advantageous further development also provides that at least one atomizer nozzle with at least two
  • Hose channels is connected.
  • each hose channel promoting a defined fluid volume, increased process reliability and error avoidance in electrohydrodynamic atomization can be achieved, since smaller cross-sections can be used and redundancies are achieved.
  • smaller hose diameters e.g. tighter bending radii can be realized in the housing, which gives the design freedom of the
  • At least two, preferably three, in particular four rolling elements are in the
  • each rolling element is individually assigned to at least one hose channel.
  • Rolling element groups the rolling element groups having several
  • Rolling elements include, for each hose channel an offset of the rolling movements between the hose channels can be generated by the individual groups of rolling elements e.g.
  • a further expedient embodiment provides that at least two, preferably three pump rotors are formed are, wherein each pump rotor moves at least one rolling element or at least one rolling element group and is assigned to at least one hose channel.
  • the invention further provides a method for operating an electrohydrodynamic atomizer, the atomizer
  • atomizer nozzles Includes atomizer nozzles, and includes a pump system according to the invention described above and each via the pump system
  • a defined volume flow of a fluid is forced onto the atomizing nozzle.
  • Electrohydrodynamic atomization is based on the
  • An expedient development of the method is characterized in that a hydraulically generated free jet in the form of a fluid column is created at the outlet of an atomizer nozzle, which atomization occurs only after a free jet area through electrohydrodynamic interaction
  • Electrohydrodynamic interactions develop more degrees of freedom, so that there is a finer atomization outside the previously geometrically defined nozzle channel.
  • a fluid channel in the atomizer nozzle of 3 mm to 15 mm, preferably in the region of an insulator, a free jet of 10 mm to 15 mm.
  • the fluid is brought far in front of the nozzle opening, and the atomization process can develop freely in relation to the surroundings, the direction of the atomization being determined by the
  • Output of the fluid flow is predetermined.
  • a hose package in the sense of the invention is understood to mean any accumulation of hoses that can be used in a peristaltic pump (roller pump). It is irrelevant whether the hose package is designed as a jointly extruded multi-channel hose or as a combination of individual hoses.
  • a purap system in the sense of the invention also includes the necessary hoses, since in the case of a peristaltic pump (roller pump) the pump volume is given by the tube section which is processed by the roller bodies by one contained therein
  • Fig.l is an exploded view of a
  • FIG. 2 shows a plan view of a peristaltic pump with a visible rolling area
  • FIG. 3 shows a cross section through a hose package
  • FIG. 4a shows a schematic illustration of a free jet from a nozzle opening
  • B shows a schematic illustration of a free jet from a cylindrical atomizing nozzle
  • 4c shows a schematic representation of a free jet from a conical atomizing nozzle.
  • Peristaltic pump It consists of a pump housing a motor 3 is arranged from an upper housing section 1 and a lower housing section 2.
  • the motor 3 has on its output shaft a gear arrangement 4 which drives a rolling element group 5 shown here.
  • Rolling element group 5 in the present case comprises four rolling elements 6 which are rotatably arranged on a pump rotor 7.
  • Such peristaltic pumps / peristaltic pumps are known from the prior art for use with individual tubes.
  • FIG. 10 A corresponding peristaltic pump 10 is shown in FIG.
  • roller bodies 6 arranged on the pump rotor 7 deform a hose channel 22 (shown schematically as a line) in a roller region 21 in order to pump a fluid by pumping.
  • a hose channel 22 shown schematically as a line
  • Hose channel 22 runs through a pump inlet 23 into the housing 1, 2 through the rolling region 21 (dashed lines
  • hose channel 22 continues in the direction of an atomizing nozzle (not shown) assigned to it.
  • the pump inlet 23 leads the hose channel 22 in the direction of the fluid tank (not shown), either a single hose channel 22 reaching to the fluid or a plurality of hose channels being brought together to form a single fluid tank hose (not shown).
  • Hose guides 25 and 26 are preferably provided for guiding a plurality of hose channels in the rolling region 21, wherein
  • Housing section 2 are arranged, and a hose guide (not shown) for the hose channel 22 in the upper
  • Housing section 1 can be arranged. At the pump outlet 24, the multiple hose channels can then be executed together, or there are corresponding multiple hose guides (not shown) for the individual ones
  • Figure 3 shows a hose package 30, as in a
  • the hose package 30 comprises a first hose channel 31, a second hose channel 32 and a third hose channel 33, which in the present case are connected to one another via connecting webs 34.
  • a hose package 30 are produced, for example, in the extrusion process and may well also have further hose channels or in a different geometry of hose channels, e.g. be arranged in a triangular or square shape.
  • Exemplary dimensions can be specified as follows, the dimensions depending on the application and / or installation space and the fluid to be transported can be varied.
  • the hose channels 31, 32 and 33 have a diameter in cross section of 0.7 mm and a wall thickness of 0.6 mm.
  • the webs 34 in turn have a width as a distance between the tubes of 0.2 mm and a thickness of
  • FIG. 4a to 4c show different variants of the
  • FIG. 4a shows a schematic illustration, in which the atomizer nozzle through a nozzle opening 40 in a nozzle body 41 is formed. Due to the hydraulic pump pressure of the pump system according to the invention, a fluid 42 is symmetrical about a central axis 43 through the nozzle opening 40
  • Exit nozzle opening 40 as a columnar free jet 44.
  • the free jet 44 emerges over a free jet length 45 essentially as a fluid column, the only starting from a distance 46
  • Atomizing effect 47 uses the electrohydrodynamic atomizer.
  • FIG. 4b there is a cylindrical nozzle attachment on the nozzle body 51
  • the hydraulically conveyed fluid 55 flows through the nozzle body 51, the cylindrical nozzle attachment 52 and forms via a
  • the atomizer nozzle therefore comprises a hydraulic section 60, which extends from the length 61 of the cylindrical
  • Nozzle attachment 52 and the length of the free jet 56 is composed. To generate the electrohydrodynamic atomization is on
  • the input of the cylindrical nozzle attachment 52 provides the coupling of a high voltage 62. In principle, however, it is conceivable to introduce the high voltage elsewhere in order to achieve the electrohydrodynamic atomization.
  • a conical nozzle attachment 72 is provided on the nozzle body 71 to form an atomizer nozzle 70. At the end of the conical
  • Nozzle attachment 72 is provided with a nozzle opening 74 which is symmetrical about a central axis 73.
  • the hydraulically conveyed fluid 75 flows through the nozzle body 71
  • cylindrical nozzle attachment 72 and forms a
  • a conical hydraulic section 80 which is composed of the length 81 of the conical nozzle attachment 72 and the length of the free jet 76.
  • electrohydrodynamic atomizer in which the atomizing effect is improved by the hydraulic generation of a free jet, in particular the atomizing effect only occurs after a free jet length 45, 56, 76 after emerging from a nozzle opening.
  • Variant 2 of the formation of a hydraulically generated free jet in front of an atomizer nozzle is

Abstract

Pumpensystem für ein Zerstäuberdüsensystem mit mindestens zwei Zerstäuberdüsen, insbesondere für einen elektrohydrodynamischen Zerstäuber sowie Verfahren zum Betrieb eines elektrohydrodynamischen Zerstäubers, wobei das Pumpensystem mindestens ein Schlauchpaket, sowie mindestens einen Pumpenrotor (7) und mindestens einen Wälzkörper (6) zur Ausbildung eines Wälzbereichs einer Peristaltikpumpe umfasst, wobei das Schlauchpaket mindestens dieselbe Anzahl an Schlauchkanälen wie die Anzahl der Zerstäuberdüsen umfasst und dass jeder Schlauchkanal einer Zerstäuberdüse zugeordnet ist und diese mit dem Wälzbereich verbindet.

Description

" Pumpensystem"
Die elektrohydrodynamische Zerstäubung von Fluiden gewinnt im Bereich der Beschichtungsverfahren zunehmend an Bedeutung.
Beispielsweise ist aus der PCT/EP2018/060117 ein Gerät bekannt, welches unter Nutzung der elektrohydrodynamischen Zerstäubung z.B. Pflegeprodukte wie beispielsweise Sonnenschutz auf einen Körper einer Person aufträgt.
Aus dem Stand der Technik sind ebenfalls übliche
Peristaltikpumpen, sogenannte Wälzpumpen oder Schlauchpumpen, bekannt. Dabei wird nach dem Prinzip einer Verdrängerpumpe ein Fluid durch mechanische Deformation eines Schlauchabschnitts vorangedrückt und somit pumpend gefördert. Derartige Pumpen finden auch Einsatz bei oben genannten Geräten, um ein zu zerstäubendes Fluid zu den Zerstäuberdüsen zu fördern, an welchen das Fluid sodann einer Hochspannung ausgesetzt wird, um die elektrohydrodynamische Zerstäubung herbeizuführen.
Bei der elektrohydrodynamischen Zerstäubung von Fluiden, insbesondere von Pflegeprodukten wie z.B. Sonnencreme hat sich allerdings die Problematik ergeben, dass einzelne Düsen
verstopfen können und als Folge davon ein zusätzlicher
Volumenstrom durch die Pumpe auf die weiteren verbleibenden offenen Düsen beaufschlagt wird.
Aufgabe der Erfindung ist es somit, ausgehend von einem
Fluidtank für mehrere Düsen ein Verstopfen der Düsen zu vermeiden, um eine elektrohydrodynamische Zerstäubung in geforderter Qualität zu ermöglichen.
Diese Aufgabe wird durch ein Pumpensystem gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sowie zweckmäßige
Ausgestaltungen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung betrifft ein Pumpensystem für ein
Zerstäuberdüsensystem mit mindestens zwei Zerstäuberdüsen, insbesondere für einen elektrohydrodynamischen Zerstäuber, wobei das Pumpensystem mindestens ein Schlauchpaket sowie mindestens einen Pumpenrotor und mindestens einen Wälzkörper zur Ausbildung eines Wälzbereichs einer Peristaltikpumpe umfasst. Das
Pumpensystem ist dadurch gekennzeichnet, dass das Schlauchpaket mindestens dieselbe Anzahl an Schlauchkanälen wie die Anzahl der Zerstäuberdüsen, bevorzugt mindestens zwei, insbesondere drei Schlauchkanäle, umfasst und dass jeder Schlauchkanal einem
Anschluss einer Zerstäuberdüse zugeordnet ist und diesen mit dem Wälzbereich verbindet.
Die Versorgung jeder einzelnen Zerstäuberdüse mit einem eigenen Schlauchkanal erzwingt einen Volumenstrom durch jede einzelne Zerstäuberdüse, so dass im Falle einer einsetzenden Verstopfung das geförderte nachfolgende Volumen des Fluids einen
verstopfenden Pfropf zwangsweise herausfördert, und damit ein Fluidstrom durch die Düse stets gewährleistet ist.
Die Verwendung eines Schlauchpakets mit mehreren Schlauchkanälen bietet dabei den Vorteil, dass eine gemeinsame Führung des
Schlauchpakets im Gerät einfach vorgesehen werden kann, ohne dass Einzelschläuche geführt werden müssen. Eine bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass jeder
Schlauchkanal einen Fluidtank durch den Wälzbereich hindurch mit einer Zerstäuberdüse unmittelbar verbindet.
Durch die Ausbildung einzelner Schlauchkanäle vom Fluidtank bis zu den Zerstäuberdüsen wird jede Düse unmittelbar mit Fluid aus dem Fluidtank versorgt, ohne dass eine hydraulische
Kommunikation/Wechselwirkung, z.B. ein Druckausgleich oder ein dadurch bedingter Volumenstrom zwischen den Kanälen, der
einzelnen Transportwege erfolgen kann. Dadurch ist ein
vorgegebener Volumenstrom an jeder einzelnen Zerstäuberdüse erzwungen, was zu einer prozesssicheren elektrohydrodynamischen Zerstäubung führt.
Alternativ sieht eine Ausführungsform vor, dass ein
Schlauchkanal von einem Fluidtank bis vor den Wälzbereich
verläuft, vor dem Wälzbereich eine Aufteilung in mindestens zwei, bevorzugt drei oder mehr Schlauchkanäle ausgebildet ist und diese Schlauchkanäle durch den Wälzbereich bis zu jeweils einer dem jeweiligen Schlauchkanal zugeordneten Zerstäuberdüse
verlaufend angeordnet sind.
Die Verwendung eines einzelnen Schlauchkanals vom Fluidtank bis vor den Wälzbereich erleichtert zum einen die Anbindung an ein Ventilsystem des Fluidtanks und spart zum anderen Bauraum und Kosten, da weniger Schlauchmaterial zwischen Fluidtank und
Wälzbereich vorgesehen werden muss. Im Wälzbereich, in welchem der Förderdruck für die Beaufschlagung der einzelnen
Zerstäuberdüsen erzeugt wird, müssen sodann getrennte
Schlauchkanäle vorgesehen werden, so dass vorab eine Aufteilung, z.B. durch Y-Elemente oder dergleichen erfolgt. Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht überdies vor, dass mindestens eine Zerstäuberdüse mit mindestens zwei
Schlauchkanälen verbunden ist.
Durch die Nutzung mehrerer Schlauchkanäle pro Zerstäuberdüse, wobei jeder Schlauchkanal für sich ein definiertes Fluidvolumen fördert, kann eine überdies erhöhte Prozesssicherheit und Fehlervermeidung bei der elektrohydrodynamischen Zerstäubung erzielt werden, da kleinere Querschnitte genutzt werden können und Redundanzen erzielt werden. Durch den Einsatz kleinerer Schlauchdurchmesser können z.B. im Gehäuse engere Biegeradien realisiert werden, was den Gestaltungsfreiraum der
Gerätearchitektur erhöht.
Bei einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung sind mindestens zwei, vorzugsweise drei, insbesondere vier Wälzkörper im
Pumpensystem ausgebildet, wobei jeder Wälzkörper mindestens einem Schlauchkanal individuell zugeordnet ist.
Durch die Verwendung einzelner Wälzkörper oder einzelner
Wälzkörpergruppen, wobei die Wälzkörpergruppen mehrere
Wälzkörper umfassen, für jeweils einen Schlauchkanal kann ein Versatz der Wälzbewegungen zwischen den Schlauchkanälen erzeugt werden, indem die einzelnen Wälzkörpergruppen z.B.
Winkelversetzt auf dem Pumpenrotor angeordnet sind, um eine gleichmäßige Fluidströmung zu erzeugen und insbesondere um Pulsationseffekte zu verringern. Auch ist es möglich, die
Wälzkörper an die Schlauchkanal-Geometrie anzupassen und/oder die Anordnung im Gehäuse des Zerstäubers hinsichtlich des
Bauraums und der Ergonomie zu optimieren.
Eine überdies zweckmäßige Ausführungsform sieht vor, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei Pumpenrotoren ausgebildet sind, wobei jeder Pumpenrotor mindestens einen Wälzkörper oder mindestens eine Wälzkörpergruppe bewegt und mindestens einem Schlauchkanal zugeordnet ist.
Die Verwendung einzelner Pumpenrotoren, welche über einen gemeinsamen Motor oder auch über getrennte Motoren oder
Motorgruppen angetrieben werden, erlaubt eine verbesserte
Regelung der Leistung des Pumpensystems. Überdies ist es auch dabei möglich, die Pumpenrotoren an die Schlauchkanal-Geometrie oder den Schlauchkanal Verlauf anzupassen und/oder die Anordnung im Gehäuse des Zerstäubers hinsichtlich des Bauraums und der Ergonomie zu optimieren.
Die Erfindung sieht weiterhin ein Verfahren zum Betrieb eines elektrohydrodynamischen Zerstäubers vor, wobei der Zerstäuber
mindestens eine, insbesondere zwei, bevorzugt drei oder mehr
Zerstäuberdüsen umfasst, und ein oben beschriebenes erfindungsgemäßes Pumpensystem umfasst ist und über das Pumpensystem jeder
Zerstäuberdüse ein definierter Volumenstrom eines Fluids aufgezwungen wird .
Die elektrohydrodynamischen Zerstäubung beruht auf der
Instabilität von elektrisch aufladbaren Fluiden, insbesondere unter Hochspannung hinreichend elektrisch leitenden Fluiden, in einem starken inhomogenen elektrischen Feld. Das Fluid wird dabei mit einer Hochspannung beaufschlagt. Das Fluid verformt sich dabei zu einem Kegel, von dessen Spitze aus ein dünner Strahl, ein sogenannter Jet emittiert wird, der unmittelbar danach in ein Spray aus fein dispergierten Tropfen zerfällt. Unter bestimmten Bedingungen, im Taylor-Kegel Modus, besitzen die Tropfen eine schmale Größenverteilung. Durch die
Zusammenwirkung mit einer erzwungenen hydraulischen Bereitstellung eines Fluidstroms kann eine Zerstäubungswirkung überdies verbessert werden.
Eine zweckmäßige Weiterbildung des Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang einer Zerstäuberdüse ein hydraulisch erzeugter Freistrahl in Form einer Fluidsäule entsteht, welcher erst nach einem Freistrahlbereich durch elektrohydrodynamische Wechselwirkung eine Zerstäubung
ausbildet .
Durch den erzeugten Freistrahl können die
elektrohydrodynamischen Wechselwirkungen mehr Freiheitsgrade entfalten, so dass eine feinere Zerstäubung außerhalb des vorher geometrisch definierten Düsenkanals gegeben ist.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist bei einem Durchmesser einer Öffnung der Zerstäuberdüse von 0,1 mm bis 0,3 mm,
bevorzugt 0,2 mm und/oder einer Länge von einem Fluidkanal in der Zerstäuberdüse von 3 mm bis 15 mm, bevorzugt im Bereich eines Isolators ein Freistrahl von 10 mm bis 15 mm ausgebildet.
Dabei wird das Fluid weit vor die Düsenöffnung gebracht, und der Zerstäubungsprozess kann sich gegenüber der Umgebung frei ausbilden, wobei die Richtung der Zerstäubung durch die
allgemeine Kinematik, insbesondere durch die hydraulische
Ausbringung des Fluidstroms vorgegeben ist.
Unter einem Schlauchpaket im Sinne der Erfindung versteht sich jede Ansammlung von Schläuchen, welche in einer Peristaltikpumpe (Wälzpumpe) zum Einsatz kommen können. Dabei ist es unerheblich, ob das Schlauchpaket als gemeinsam extrudierter Mehrkanal- Schlauch oder als Kombination von Einzelschläuchen ausgebildet ist . Ein Purapensystem im Sinne der Erfindung umfasst neben dem eigentlichen Pumpenaggregat auch die notwendigen Schläuche, da bei einer Peristaltikpumpe (Wälzpumpe) das Pumpvolumen durch denjenigen Schlauchabschnitt gegeben ist, welcher durch die Wälzkörper bearbeitet wird, um ein darin enthaltenes
Fluidvolumen vor dem Wälzkörper her zu bewegen.
Die Erfindung soll anhand des nachfolgenden Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Der Gegenstand der Erfindung ist jedoch nicht auf die dargestellte Ausführungsform beschränkt.
Es zeigen
Fig.l eine Explosionsdarstellung einer
Peristaltikpumpe;
Fig.2 eine Draufsicht auf eine Peristaltikpumpe mit sichtbarem Wälzbereich;
Fig. 3 einen Querschnitt durch ein Schlauchpaket;
Fig .4a eine schematische Darstellung eines Freistrahls aus einer Düsenöffnung;
Fig. b eine schematische Darstellung eines Freistrahls aus einer zylindrischen Zerstäuberdüse;
Fig .4c eine schematische Darstellung eines Freistrahls aus einer konischen Zerstäuberdüse.
Im Einzelnen zeigt Figur 1 den Aufbau einer bekannten
Peristaltikpumpe. Dabei ist in einem Pumpengehäuse, bestehend aus einem oberen Gehäuseabschnitt 1 sowie einem unteren Gehäuseabschnitt 2 ein Motor 3 angeordnet. Der Motor 3 umfasst an seiner Abtriebswelle eine Getriebeanordnung 4 welche eine vorliegend dargestellte Wälzkörpergruppe 5 antreibt. Die
Wälzkörpergruppe 5 umfasst vorliegend vier Wälzkörper 6 welche drehbar gelagert auf einem Pumpenrotor 7 angeordnet sind.
Derartige Peristaltikpumpe/Schlauchpumpen sind zur Verwendung mit einzelnen Schläuchen aus dem Stand der Technik bekannt.
In Figur 2 ist eine entsprechende Peristaltikpumpe 10 in
Draufsicht dargestellt, wobei der obere Gehäuseabschnitt 1 sowie die Getriebeanordnung 4 ausgeblendet wurden.
Die auf dem Pumpenrotor 7 angeordneten Wälzkörper 6 deformieren in einem Wälzbereich 21 einen Schlauchkanal 22 (schematisch als Linie dargestellt), um ein Fluid pumpend zu fördern. Der
Schlauchkanal 22 verläuft dabei durch einen Pumpeneingang 23 in das Gehäuse 1,2 durch den Wälzbereich 21 (gestrichelt
dargestellt) hin zu einem Pumpenausgang 24. Vom Pumpenausgang 24 verläuft der Schlauchkanal 22 weiter in Richtung einer ihm zugeordneten Zerstäuberdüse (nicht dargestellt) . Am
Pumpeneingang 23 führt der Schlauchkanal 22 Richtung Fluidtank (nicht dargestellt) , wobei entweder ein einzelner Schlauchkanal 22 bis zum Fluid reicht oder mehrere Schlauchkanäle zu einem einzelnen Fluidtank-Schlauch zusammengeführt werden (nicht dargestellt) .
Zur Führung mehrerer Schlauchkanäle in den Wälzbereich 21 sind bevorzugt Schlauchführungen 25 und 26 vorgesehen, wobei
vorliegend die Schlauchführungen 25 und 26 im unteren
Gehäuseabschnitt 2 angeordnet sind, und eine Schlauchführung (nicht dargestellt) für den Schlauchkanal 22 im oberen
Gehäuseabschnitt 1 angeordnet sein kann. Am Pumpenausgang 24 können die mehreren Schlauchkanäle dann zusammen ausgeführt werden, oder es sind entsprechende mehrere Schlauchführungen (nicht dargestellt) für die einzelnen
Schlauchkanäle ausgebildet.
Figur 3 zeigt ein Schlauchpaket 30, wie es in einem
erfindungsgemäßen Pumpensystem zum Einsatz kommen könnte. Das Schlauchpaket 30 umfasst dabei einen ersten Schlauchkanal 31, einen zweiten Schlauchkanal 32 sowie einen dritten Schlauchkanal 33, welche vorliegend über Verbindungsstege 34 miteinander verbunden sind. Derartige Schlauchpaket 30 werden beispielsweise im Extrusionsverfahren hergestellt und können durchaus auch weitere Schlauchkanäle aufweisen oder in anderen Geometrie von Schlauchkanälen, z.B. in Dreieck-/ oder Quadratform angeordnet sein .
Exemplarische Abmessungen können wie folgt angegeben werden, wobei die Abmessungen je nach Anwendungsfall und/oder Bauraum sowie zu transportierendem Fluid variiert werden können.
Exemplarisch haben die Schlauchkanäle 31, 32 sowie 33 einen Durchmesser im Querschnitt von 0,7mm sowie eine Wandstärke von 0,6mm. die Stege 34 wiederum haben eine Breite als Abstand zwischen den Schläuchen von 0,2mm sowie eine Stärke von
ebenfalls 0,2mm.
Die Figuren 4a bis 4c zeigen verschiedene Varianten der
Ausbildung eines hydraulisch erzeugten Freistrahls vor einer Zerstäuberdüse .
Figur 4a zeigt eine schematische Darstellung, bei welcher die Zerstäuberdüse durch eine Düsenöffnung 40 in einem Düsenkörper 41 gebildet ist. Durch die Düsenöffnung 40 wird ein Fluid 42 aufgrund des hydraulischen Pumpendrucks des erfindungsgemäßen Pumpensystems symmetrisch um eine Mittelachse 43 der
Düsenöffnung 40 als säulenförmiger Freistrahl 44 austreten. Der Freistrahl 44 tritt über eine Freistrahllänge 45 im Wesentlichen als Fluidsäule aus, wobei erst ab einem Abstand 46 die
Zerstäubungswirkung 47 der elektrohydrodynamischen Zerstäuber einsetzt .
In Figur 4b ist am Düsenkörper 51 ein zylindrischer Düsenvorsatz
52 zur Ausbildung einer Zerstäuberdüse 50 vorgesehen. Am Ende des zylindrischen Düsenvorsatzes 52 ist eine um eine Mittelachse
53 symmetrisch ausgebildete Düsenöffnung 54 vorgesehen. Das hydraulisch geförderte Fluid 55 durchströmt den Düsenkörper 51, den zylindrischen Düsenvorsatz 52 und bildet über eine
Freistrahllänge 56 einen Freistrahl 57 aus. Nach dem Abstand 58 setzt auch in dieser Ausführungsform die Zerstäubung 59 ein.
Die Zerstäuberdüse umfasst daher einen hydraulischen Abschnitt 60, welcher sich aus der Länge 61 des zylindrischen
Düsenvorsatzes 52 und der Länge des Freistrahls 56 zusammensetzt. Zur Erzeugung der elektrohydrodynamischen Zerstäubung ist am
Eingang des zylindrischen Düsenvorsatzes 52 die Ankopplung einer Hochspannung 62 vorgesehen. Grundsätzlich ist jedoch denkbar, die Hochspannung auch an anderer Stelle einzuleiten, um die elektrohydrodynamische Zerstäubung zu erzielen.
Bevorzugte Dimensionen einer Ausführungsform sind dabei als
Durchmesser der Düsenöffnung 0,2 mm, als Fluidkanal im Inneren der Düse 5,7 mm bis ca. 14 mm, wobei dadurch ein Freistrahl mit einer Freistrahllänge von 10 mm bis 15 mm erzeugt wird. In einer weiteren Ausführungsform nach Figur 4c ist am Düsenkörper 71 ein konischer Düsenvorsatz 72 zur Ausbildung einer Zerstäuberdüse 70 vorgesehen. Am Ende des konischen
Düsenvorsatzes 72 ist eine um eine Mittelachse 73 symmetrisch ausgebildete Düsenöffnung 74 vorgesehen. Das hydraulisch geförderte Fluid 75 durchströmt den Düsenkörper 71, den
zylindrischen Düsenvorsatz 72 und bildet über eine
Freistrahllänge 76 einen Freistrahl 77 aus. Nach dem Abstand 78 setzt auch in dieser Ausführungsform die Zerstäubung 79 ein.
Die Zerstäuberdüse nach Fig. 4c umfasst ebenso einen konischen hydraulischen Abschnitt 80, welcher sich aus der Länge 81 des konischen Düsenvorsatzes 72 und der Länge des Freistrahls 76 zusammensetzt. Zur Erzeugung der elektrohydrodynamischen
Zerstäubung ist am Eingang des konischen Düsenvorsatzes 72 die Ankopplung einer Hochspannung 82 vorgesehen. Grundsätzlich ist jedoch denkbar, die Hochspannung auch an anderer Stelle
einzuleiten, um die elektrohydrodynamische Zerstäubung zu erzielen .
Die Erfindung ist vorliegend nicht auf die dargestellten
Ausführungsbeispiele beschränkt. Erfindungsgemäß beansprucht ist auch die Nutzung nach dem Verfahren zum Betrieb eines
elektrohydrodynamischen Zerstäubers, bei welchem durch die hydraulische Erzeugung eines Freistrahls die Zerstäubungswirkung verbessert wird, insbesondere die Zerstäubungswirkung erst nach einer Freistrahllänge 45, 56, 76 nach dem Austritt aus einer Düsenöffnung einsetzt. Bezugszeichenliste :
1 Gehäuseabschnitt
2 Gehäuseabschnitt
3 Motor
4 Getriebeanordnung
4a Variante 1 der Ausbildung eines hydraulisch erzeugten Freistrahls vor einer Zerstäuberdüse.
4b Variante 2 der Ausbildung eines hydraulisch erzeugten Freistrahls vor einer Zerstäuberdüse.
4c Variante 3 der Ausbildung eines hydraulisch erzeugten Freistrahls vor einer Zerstäuberdüse.
5 Wälzkörpergruppe
6 Wälzkörper
7 Pumpenrotor
10 Peristaltikpumpe
21 Wälzbereich
22 Schlauchkanal
23 Pumpeneingang
24 Pumpenausgang
25 Schlauchführung
26 Schlauchführung
30 Schlauchpaket
31 Schlauchkanal
32 Schlauchkanal
33 Schlauchkanal
34 Verbindungsstege
40 Düsenöffnung
41 Düsenkörper
42 Fluid
43 Mittelachse
44 Freistrahl 45 Freistrahllänge
46 Abstand
47 Zerstäubungswirkung
51 Düsenkörper
52 Düsenvorsatz
53 Mittelachse
54 Düsenöffnung
55 Fluid
56 Freistrahllänge
57 Freistrahl
58 Abstand
59 Zerstäubung
60 Abschnitt
61 Düsenvorsatzlänge
62 Hochspannung
70 Zerstäuberdüse
71 Düsenkörper
72 Düsenvorsatz
73 Mittelachse
74 Düsenöffnung
75 Fluid
76 Freistrahllänge
77 Freistrahl
78 Abstand
79 Zerstäubung
80 hydraulischer Abschnitt
81 Düsenvorsatzlänge
82 Hochspannung

Claims

Ansprüche :
1. Pumpensystem für ein Zerstäuberdüsensystem mit mindestens zwei Zerstäuberdüsen, insbesondere für einen
elektrohydrodynamischen Zerstäuber, wobei das Pumpensystem
mindestens ein Schlauchpaket (30) sowie mindestens einen
Pumpenrotor (7) und mindestens einen Wälzkörper (6) zur
Ausbildung eines Wälzbereichs (21) einer Peristaltikpumpe
umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Schlauchpaket (30) mindestens dieselbe Anzahl an
Schlauchkanälen (22) wie die Anzahl der Zerstäuberdüsen (70) umfasst und dass jeder Schlauchkanal (22) einer
Zerstäuberdüse (70) zugeordnet ist und diese mit dem
Wälzbereich (21) verbindet.
2. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Schlauchkanal (22) einen Fluidtank durch den
Wälzbereich (21) hindurch mit einer Zerstäuberdüse (70)
unmittelbar verbindet.
3. Pumpensystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Schlauchkanal (22) von einem Fluidtank bis vor den
Wälzbereich (21) verläuft, vor dem Wälzbereich (21) eine
Aufteilung in mindestens zwei, bevorzugt drei oder mehr
Schlauchkanäle (22) ausgebildet ist und diese Schlauchkanäle (22) durch den Wälzbereich (21) bis zu jeweils einer dem jeweiligen Schlauchkanal (22) zugeordneten Zerstäuberdüse (70) verlaufend angeordnet sind.
4. Pumpensystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zerstäuberdüse (70) mit mindestens zwei Schlauchkanälen (22) verbunden ist.
5. Pumpensystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise vier Wälzkörper (6) ausgebildet sind, wobei jeder Wälzkörper (6) mindestens einem Schlauchkanal (22) zugeordnet ist.
6. Pumpensystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei, vorzugsweise drei Pumpenrotoren (7) ausgebildet sind, wobei jeder Pumpenrotor (7) mindestens einen Wälzkörper (6) bewegt und mindestens einem Schlauchkanal (22) zugeordnet ist.
7. Verfahren zum Betrieb eines elektrohydrodynamischen
Zerstäubers, wobei der Zerstäuber mindestens eine, bevorzugt drei oder mehr Zerstäuberdüsen (70) umfasst,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein Pumpensystem nach einem der vorangegangenen Ansprüche umfasst ist und über das Pumpensystem jeder Zerstäuberdüse (70) ein definierter Volumenstrom eines Fluids (42, 75, 55)
aufgezwungen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass am Ausgang einer Zerstäuberdüse (70) ein hydraulisch erzeugter Freistrahl (44, 57, 77) in Form einer Fluidsäule entsteht, welcher erst nach einem Freistrahlbereich durch
elektrohydrodynamische Wechselwirkung eine Zerstäubung (79) ausbildet .
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei einem Durchmesser einer Öffnung der Zerstäuberdüse (70) von 0,1mm bis 0,3mm und/oder einer Länge von einem Fluidkanal in der Zerstäuberdüse (70) von 3 mm bis 15 mm ein Freistrahl (44, 57,
77) von 10 mm bis 15 mm ausgebildet wird.
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