• 专利附录
  • 专利说明
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  • 类似技术
  • 同族专利
  • 引用文献
  • 法律状态
  • 优先权
    • 专利摘要:

    公开号:WO1986006985A1
    申请号:PCT/EP1986/000307
    申请日:1986-05-21
    公开日:1986-12-04
    发明作者:Ernst-Günter LIERKE；Rudolf Grossbach；Karl Flögel；Wolfgang M. Heide；Martin Junger
    申请人:Battelle-Institut E.V.；
    IPC主号:B05B17-00
    专利说明:
    [0001] Flüssigkeitszerstäuber
    [0002] Beschreibung:
    [0003] Die Erfindung betrifft einen Flüssigkeitszerstäuber mit einem Ultraschall-Anregungssystem und einem hiermit gekoppelten, schmalen Biegestreifen, auf dem bei Anregung mehrere dicht aufeinanderfolgende, im wesentlichen parallele Knotenlinien erzeugbar sind.
    [0004] Bei konventionellen Ultraschall-Kapillarwellenzerstäubern erfolgt die Vernebelung durch Tropf enabschnürung aus einem stehenden Kapillarwellengitter mit schachbrettartig angeordneten Knotenlinien, das sich auf einem dünnen, von einer schwingenden Festkörperfläche angeregten Flüssigkeitsfilm an der flüssig/gasförmigen Phasengrenze ausbildet. Die Zerstäubung erfordert eine von der Frequenz und verschiedenen Flüssigkeitsparametern abhängige Anregungsamplitude der schwingenden Festkorperoberflache und eine geeignete Dicke des Flüssigkeitsfilms. Bei zu dünnem Film kennen sich keine Tröpfchen ausbilden, bei zu dickem Film werden durch Dämpfung in der Flüssigkeit keine effektiven Kapillarwellen angeregt.
    [0005] Hohe Zerstäuberleistungen und feine Tröpfchen lassen sich, unabhängig von den Flüssigkeitsparametern, mit Biegewellenzerstäubern erreichen. Bekannt ist z.B. ein Zerstäuber mit einem Biegeresonator, der in Form eines länglichen, schmalen Streifens ausgebildet ist, auf den sich bei Ultraschallanregung mehrere parallele Knotenlinien bilden (DE-OS 31 12 340). Bei diesen Vorrichtungen werden formstabile und steife Titan-Blechstreifen von 1 bis 2 mm Dicke, 1 bis 2 cm Breite und 20 cm bis 2 m Länge eingesetzt. Die Anregung erfolgt durch einen piezoelektrischen Stufen-Konzentrator, in der Regel von der Mitte des Biegestreifens. Die zu vernebelnde Flüssigkeit wird durch ein perforiertes Rohr ober- oder unterhalb des Biegestreifens mit Austritts löchern an die Knotenstellen der Wandlerschnelleamplitude zugeführt.
    [0006] Der wesentliche Nachteil dieser Anordnung resultiert daraus, daß die Wandler bei Biegewellenlängen A die größer als die
    [0007] Schallwellenlänge λo in Luft sind, sehr intensive Schallwellen in Luft abstrahlen und zwar unter einem Winkel α gegen die Flächennormale:
    [0008] Die hohen Schallpegel in dieser Richtung sind stark störend und entziehen dem Wandler unnötigerweise Energie. Ferner reicht die Eigensteifigkeit des Biegeresonators bei weitem nicht aus, um den Wandler exakt parallel zum perforierten Flüssigkeitszuführungsrohr zυ halten. Würde man solche langen Biegewandler mit gewisser Formstabiiität: mechanisch fixieren, z. B. durch sogenannte Reiter, so würde die Linearitär der Zerstäubung beeinträchtigt werden. Ferner müsste die Fixierung exakt an den Schnelleknoten erfolgen, da sonst die Resonanzschwingung zerstört wäre. Prinzipiell ist bei solchen relativ dicken Biegeschwingern außerdem die Zerstäubung nicht homogen genug, da zwischen den parallelen Knotenlinien im Bereich der Knoten keine Vernebelung stattfindet. Die Resonanzfrequenzen eines solchen langen Biegestreifens sind außerdem noch gut direkt voneinander abgesetzt. Z. B. bei 30 kHz und einem 1 m langen 2 mm dicken Titan-Blechstreifen beträgt der Abstand zwischen zwei benachbarten Resonanzen etwa 300 Hz. Es ist schwierig, diese Resonanz genau einzuhalten, anderenfalls verschieben sich aber bei Änderungen, z. B. Temperatureinflüsse, die Knotenlaςen in unerwünschter Weise. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Biegeschwinger zu entwickeln, mit dem unter erheblicher Leistungsersparnis am Generator eine homogene und dichte Nebelverteilung ermöglicht wird.
    [0009] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Biegestreifen eine vergleichsweise derart geringe Dicke aufweist, daß er keine ausreichende Eigensteifigkeit zur linearen Ausrichtung besitzt und daß die Formstabilität des Biegestreifens durch mindestens eine mechanische Halterung hergestellt ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
    [0010] Erfindungsgemäß wird anstelle des massiveren Biegestreifens mit Eigensteifigkeit ein dünner Biegestreifen eingesetzt. Die Stärke des Streifens beträgt vorzugsweise weniger als 1 mm, insbesondere 0,3 bis 0,9 mm. Zur Anregung wird der Streifen an einem Ende mit dem Stuf enkonzentrator in an sich bekannter Weise, z. B. durch Schraubverbindung, gekoppelt. Die Formfestigkeit, vor allem die lineare Ausrichtung, ergibt sich durch eine mechanische Halterung am anderen Ende des Biegestreifens, die gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform zum Vorspannen des Streifens dient. Sowohl die Position der Halterung, als auch der Grad an Vorspannung können variiert werden. Eine exakte Knotenlage am Ende des Wandlers, d. h. außerhalb der nebelnden Zone des Zerstäubers, ermöglicht die gleichmäßige Zerstäubung auf praktisch der gesamten Wandlerlänge mit Ausnahme der beiden Endabschnitte.
    [0011] Der Wandler kann über eine größere Länge als es bisher möglich war exakt parallel zum Flüssigkeitszuf ührungsrohr ausgerichtet werden. Da die benachbarten Biegewellenknoten dichter nebeneinander liegen, kann eine gleichmäßigere Zer stäubung erzielt werden. Eine genaue Ausrichtung der Flüssigkeitszuführungslöcher, die linear und in geringem Abstand voneinander angeordnet sind, relativ zu den Knotenlinien wird überflüssig. Aus diesem Grunde kann im Prinzip auch ein Zuführungsrohr mit einem Längsschlitz zum Flüssigkeitsaustritt eingesetzt werden, wobei der Kapillarspalt zwischen Schlitz und Biegestreizen vorzugsweise mit einem Filz oder dergleichen versehen sein kann.
    [0012] Bei geringer Blechstärke d von weniger als 1 mm ist die Biegewellenlänge λB wesentlich kleiner, da λB proportional zu
    ist. Dadurch strahlt der Biegewandler nicht mehr mit scharfer Richtcharakteristik Luftschall in die Umgebung ab, der nicht zur Zerstäubung beiträgt. Dadurch kann außerdem erhebliche Leistung am Generator eingespart werden.
    [0013] Durch die geringen Frequenzabstänce zwischen benachbarten Biegeresonanzen ist der lange Biegewandler (Länge 1) praktisch permanent in Resonanz; da der Frequenzabstand Δf wegen
    proportional zu der Blechdicke d ist. Eine Änderung zwischen benachbarten Resonanzen, was auf die Knotenlagen an den Endpunkten des Wandlers keinen Einfluß hat, wird vom Generator praktisch nicht wahrgenommen; ein leichtes Wobbein der Anregefrequenz läßt die dichtliegenden Knotenpositionen praktisch zum Verschwinden bringen. Auch dadurch wird eine wesentlich gleichmäßigere lineare Zerstäubung erzielt.
    [0014] Bei dünnen Biegeblechen von weniger als 0,5 mm Dicke aus hochohmigen Metallen und Legierungen, z. B. Titan oder Speziallegierungen, wie hochwarmf ester sonderlegierter Federstahl, kann der Biegeblechstreif en mittels Stromdurchgang vorgeheizt werden. Auf diese Weise lassen sich zähe Flüssigkeiten, deren Viskosität bei höheren Temperaturen stark abnimmt, im vorgeheizten Zustand zerstäuben. Dadurch wird auch eine effektive Zerstäubung von niederschmelzenden Metallen ermög licht.
    [0015] Die Eiegestreif en müs sen nicht linear gespannt sein , sondern können auch zu einem Ring oder in jeder beliebig anderen Form gebogen , für den spezi ellen Fall eingesetzt werden. Um die statische Biegebelastung durch die Formänderung zu el iminieren , kann der Streifen in der speziellen, für das Ersatzgebiet notwendigen Gestalt bzw. Krümmung thermisch ausgehärtet werden. So kann z. B. hochwarmfester sonderlegierter Federstahl in 2 Stunden bei 450 °C in Edelgasatmosphäre ausgehärtet werden.
    [0016] Die Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung n äher erläutert. Es zeigen:
    [0017] Fig. 1 eine Ausf ührungsform des erfindungsgemäßen Zer s täubers ;
    [0018] Fig. 2 e ine mög liche Ausrichtung der Flüssigkeitszufüh rung zu dem linearen Biegeresonator und
    [0019] Fig. 3 im Querschnitt eine Ausführungsform für die Zerstäubung in eine r Zerstäubungskammer .
    [0020] Bei der Äusführungsform gemäß Fig. 1 wird ein schmaler Biegestreifen 1 , der so dünn ist, daß er keine Eigensteifigkeit in Längsrichtung besitzt , einerseits mit dem Stufenkonzentrator 2 und andererseits mit eine r Vorspanneinrichtung 3 verbunden. Dabei wird der Biegestreifen durch Klemmbacken geführt . Der Biegestreifen 1 kann durch die axiale Schwingung des Stufenkonzentra tors 2 angeregt werden. Der Biegestreifen ist senkrecht zu de r Achse des Anregungssystems 2 angeordnet . Du rch Ve rschieben der Endarretierung auf einem Spannrahmen mit Zwischenelementen kann man praktisch die Länge des Zerstäubers durch einfaches Austauschen des Biegestreifens 1 verschiedener Länge in weiten Grenzen variieren. Der Biegestreifen 1 kann aus Bandmaterial hergestellt werden
    [0021] Mit einem 0,5 mm dicken, 1 m langen Biegestreifen aus 90 % Ti, 6 % AI und 4 % V wurden Flüssigkeiten mit Viskositäten von weniger als 10 m Pa.s doppelseitig vernebelt. Der Zerstäuber ermöglicht die Verneblung von 200 - 300 L Flüssigkeit pro Stunde.
    [0022] Die Flüssigkeitszuführung kann gemäß Fig. 2 durch ein Rohr 4 gewährleistet werden, das parallel zu dem Biegestreifen 1 ausgerichtet ist. Wegen der Knotenliniendichte auf dem Biegestreifen, kann die Flüssigkeit durch einen Schlitz 5 kontinuierlich und linear durchgehend zugeführt werden. Zur Erzeugung der Kapillar Zuführung kann der Schlitz 5 mit geeignetem porösen Material 6 versehen sein, z. B. Filz, Fasern od. dgl..
    [0023] Es zeigt sich, daß Flüssigkeiten, deren Viskosität durch Abdampfen von Lösungsmittelkomponenten während der Zerstäubung stark ansteigt, mit Biegewellenzerstäubern nur schwer zerstäubt werden können. Es bildet sich allmählich auf dem Wandler ein Rückstand, unter Umständen aus Suspensionsteilchen, klebrigen Bestandteilen oder kristallisierenden Komponenten aus. Dieser Rückstand beeinträchtigt die Schwingungseigenschaften des Biegewandlers. Es wird vorgeschlagen, das Abdampfen von Lösungsmittelkomponente dadurch zu verhindern, daß der Zerstäuber gemäß Fig. 3 einem horizontalen Rohr 7 mit Nebelauslaßschlitz 8 betrieben wird. Am Boden des Rohres 7 wird aus einem Lösungsmittel-Sumpf 9, der unter Umständen beheizt sein kann, genügend Lösungsmitteldsmpf erzeugt, so daß sich um den Zerstäuber ein Sättigungszustand einstellt. Verdampfung erfolgt dann erst nach der Zerstäubung beim Nebelaustritt aus dem Öffnungsschlitz 8 des Rohres 7.
    [0024] Bei dieser Ausführungsform wird die Flüssigkeit aus einem Reservoir 10 über Pumpe 11 zur Flüssigkeitszuführung 12 und dem Biegestreifen 1 geführt. Durch geeignete Einstellung der Blenden 13 kann die Nebelaustrittsöffnung 8 des Rohres 7 so reguliert werden, daß nur der Anteil feinster Tröpfchen durch den Schlitz 8 heraustritt.
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Flüssigkeitszerstäuber mit einem Ultraschall-Anregungssystem und einem hiermit gekoppelten schmalen Biegestreifen, auf dem bei Anregung mehrere dicht aufeinanderfolgende, im wesentlichen parallele Knotenlinien erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Eiegestreifen (1) eine vergleichsweise derart geringe Dicke aufweist, daß er keine ausreichende Eigenstreifigkeit zur linearen Ausrichtung besitzt, und daß die Formstabilität des Biegestreifens durch mindestens eine mechanische Halterung (3) hergestellt ist.
    2. Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestreifen aus hochohmigen Metallen oder Legierungen, vorzugsweise auf Titanbasis oder aus rostfreiem Stahl besteht und daß der Biegestreifen eine Dicke von weniger als 1mm, vorzugsweise 0,3 bis 0,9 mm aufweist.
    3. Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende des Biegestreifens (1) mit dem Ultraschall-Anregungssystem (2) gekoppelt und das andere Ende mechanisch gehaltert ist.
    4. Flüssigkeitszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestreifen (1) in Längsrichtung gehaltert ist.
    5. Flüssigkeitszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die mechanische Halterung als eine Vorspanneinrichtung (3) ausgebildet ist, durch die eine beliebige Vorspannung auf dem Biegestreifen (1) einstellbar ist.
    6. Flüssigkeitszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Position der mechanischen Halterung (3) variierbar ist.
    7. Flüssigkeitszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestreifen (1) austauschbar ist.
    8. Flüssigkeitszerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biegestreifen (1) in einem seiner Länge und Form entsprechenden Rohr (7) angeordnet ist, das im Bereich der vernebelnden Zone des Biegestreifens (1) mit einem Nebelauslaßschlitz (8) versehen ist.
    9. Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Nebelauslaßschlitzes (8) variierbar ist.
    类似技术:
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    同族专利:
    公开号 | 公开日
    DK161622B|1991-07-29|
    DK34987A|1987-01-22|
    AT41326T|1989-04-15|
    DK161622C|1992-01-13|
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    JPS63500224A|1988-01-28|
    ES555285A0|1987-03-16|
    ES555285D0||
    DK34987D0|1987-01-22|
    EP0224521B1|1989-03-15|
    US4798332A|1989-01-17|
    DE3662338D1|1989-04-20|
    ES8704090A1|1987-03-16|
    EP0224521A1|1987-06-10|
    引用文献:
    公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题
    法律状态:
    1986-11-18| WWE| Wipo information: entry into national phase|Ref document number: 1986903344 Country of ref document: EP |
    1986-12-04| AK| Designated states|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): DK JP US |
    1986-12-04| AL| Designated countries for regional patents|Kind code of ref document: A1 Designated state(s): AT BE CH DE FR GB IT LU NL SE |
    1987-06-10| WWP| Wipo information: published in national office|Ref document number: 1986903344 Country of ref document: EP |
    1989-03-15| WWG| Wipo information: grant in national office|Ref document number: 1986903344 Country of ref document: EP |
    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
    DE19853518646|DE3518646A1|1985-05-23|1985-05-23|Fluessigkeitszerstaeuber|
    DEP3518646.1||1985-05-23||AT86903344T| AT41326T|1985-05-23|1986-05-21|Fluessigkeitszerstaeuber.|
    DE19863662338| DE3662338D1|1985-05-23|1986-05-21|Sprayer|
    DK34987A| DK161622C|1985-05-23|1987-01-22|Vaeskeforstoever med et ultralyd-impulsgiversystem og en til dette koblet boejestrimmel|
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