DE19509223C1

DE19509223C1 - Mehrstoff-Zerstäuberdüse

Info

Publication number: DE19509223C1
Application number: DE1995109223
Authority: DE
Inventors: Holger Schrader
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-03-17
Filing date: 1995-03-17
Publication date: 1996-11-07
Anticipated expiration: 2015-03-18

Description

Die Erfindung betrifft eine Mehrstoff-Zerstäuberdüse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Bei Mehrstoff-Zerstäuberdüsen gibt es wenigstens zwei Be triebsmöglichkeiten. Einmal können die Medien getrennt zer stäubt und die Zerstäubungsprodukte anschließend miteinander vermischt werden.

Eine Ausführung dieser Bauart ist beispielsweise bekannt durch die deutschen Offenlegungsschriften 25 26 702 A1 und 39 39 992 A1, die bereits einen Sprühkopf zum automatischen Auftra gen und Verteilen von Flüssigkeiten, insbesondere für feinste Mengen voraussetzen und zuverlässigen Betrieb zusichern.

Nach einer anderen Betriebsmöglichkeit werden dagegen die beiden Stoffe zunächst gemischt und anschließend gemeinsam zerstäubt.

Beim Erfindungsgegenstand wird auf die zweite Möglichkeit der vorher erwähnten Kombination hingewiesen, daß zunächst gemischt und anschließend zerstäubt wird.

Bei einer Zerstäuberdüse der eingangs genannten Art (US 1.961.481) können zu versprühende Emulsionen in vorgegebene Richtungen gelenkt und somit gezielt aufgetragen werden. Jedoch ist die Homogenität der Verteilung der Emulsion nach Austritt aus der Düse um so schlechter, je offener bzw. größer der Austrittswinkel ist.

Um die Homogenität einer Emulsionsverteilung auch unter großen Austrittswinkeln zu gewährleisten, ist es im Stand der Technik (DE-PS 4 66 932, US 5.251.823) bekannt, die zu verteilende Emulsion vor Austritt aus der Düse mittels geeigneter Einrichtungen in Rotation zu versetzen. Wenn diese Einrichtungen wie im Stand der Technik fest installiert sind, weisen sie jedoch den Nachteil auf, daß sie nur schwer zu reinigen sind und somit verstopfen können.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerstäuberdüse zu schaffen, mit der eine Emulsion auch unter großen Austrittswinkeln aus der Düse homogen verteilt werden kann, wobei die Einrichtung zum Versetzen der Emulsion in Rotation jedoch nicht fest installiert ist, um somit gereinigt werden zu können.

Für die Mehrstoff-Zerstäuberdüse mit den Merkmalen aus dem Oberbegriff des geltenden Anspruchs 1 wird diese Aufgabe durch die Merkmale aus dem kennzeichnenden Teil dieses Anspruchs gelöst.

Bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Beim Anmeldungsgegenstand ist im Zentrum der Düse ein Innenrohr vorgesehen, welches das entsprechende Medium, z. B. Flüssigsilikon, Farbe, Flüssigklebstoff oder ähnliches ansaugt und kurz vor Austritt aus dem Sprüh- kopf mit Luft- oder Träger gas mischt und gleichzeitig das Gemisch zerstäubt (siehe Fig. 2).

Auf diese Weise wird die Intensität und Gleichmäßigkeit der Ausbreitung gesteigert und damit das ganze Sprühbild verfei nert und verbessert.

Weitere Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind in der anschließenden Figurenbeschreibung und in den Ansprüchen dargelegt.

Es zeigen

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine beispielsweise Aus führung einer erfindungsgemäßen Systemdüse,

Fig. 2 einen vergrößerten Teilschnitt durch das obere Ende des Sprührohres nach Fig. 1 mit einem verhältnis mäßig kleinen Sprühwinkel,

Fig. 3 ein Sprühbild mit unregelmäßiger Verwirbelung,

Fig. 4 ein Sprühbild mit weitem Sprühwinkel und

Fig. 5 ein Sprühbild kreisrund mit begrenztem Auftragungs raum in axialer Richtung.

Die erfindungsgemäße Systemdüse ist vornehmlich durch axial hintereinander geschaltete und aneinander verspannte Teile gebildet, deren Funktion durch Auswechseln von Baueinheiten oder Einzelteilen (12 und 14) dem jeweiligen Zweck angepaßt werden kann. So sind zwei am Düsenkörper 1 angebrachte Schlauchanschlüsse dargestellt, von welchen 4 den Eingang für die Druckluft bezeichnet.

Die Ziffer 5 bezeichnet dagegen den Eingang zu der am Ausgangs ende der Ventilsäule vorgesehenen Expansionsdüse zum Versprü hen eines meist emulsionsartig ausgebildeten Behandlungsmittels.

Am in der Zeichnung oberen Ende des langgestreckten Ventil aggregates ist ein hutförmiger Sprühkopf 12 vorgesehen, der auswechselbar eine Wendel 14 aufweist, die mit einem Distanz rohr 11 im Außenrohr 2 eingefügt ist und die Emulsion beim Sprühvorgang in Rotation versetzt.

Dem Eingang 5 der Emulsion ist dabei ein Rückschlagventil 18 vorgeschaltet, das mit seiner Ventilkugel 18a selbsttätig die Umschaltvorgänge für Emulsionszuführung und Absperren der Druckluft durchführt. Dieses Ventil ist in eine Dosiervor richtung eines Dosierventils 10 eingebaut.

Zudem wird die Wendel 14 durch eine in den zwischen Innenrohr 3 und Außenrohr 2 gebildeten Ring-Hohlraum eingefügte Druckfe der 15 nach oben in der Zeichnung gedrückt und kann daher in begrenztem Maße ausgleichend wirken, so daß die Mischkammer immer das gleiche Volumen beinhaltet.

Zur Führung des einzuspritzenden Mediums dient das dünnere Emulsions-Innenrohr 3, während das Trägermedium des Wirkstof fes durch Luft gebildet ist, die durch die Wendel 14 in Rota tion zur Düsenachse 8 versetzt bzw. unter Drucksteigerung gesetzt wird.

Der auswechselbare Sprühkopf 12 sitzt dabei in einer Radial ebene auf dem Ende des Außenrohres 2 und führt die Träger luft unter einem Druck von 2,5 bis 3 bar.

Die zugehörige Menge Wirkstoff wird durch das Dosierventil 6 und die Feingewindespindel 7 vorgegeben, und das Außenrohr 2 ist durch Gewindebolzen auf der Lufteingangsseite gehalten. Hier ist davon ausgegangen, daß man Eingänge von Luft oder Emulsion von 30 Grad, 60 Grad und 90 Grad zur Maschinenachse, horizontal oder vertikal erreichen kann. Die in der Darstel lung auf gegen überliegenden Seiten vorgesehenen Eingänge für das Sprühmedium und die Antriebsluft können grundsätzlich auf der gleichen Seite der Düsenachse 8 angebracht werden. Dabei ist der Eingang der Emulsion z. B. durch einen Schlauch mit einem Innendurchmesser von etwa 6 mm unterhalb des Eingangs für die Druckluft angeordnet.

An den Düsenkörper 1 kann sich eine ggf. langgestreckte Aus blasdüse 22 anschließen, in die mit geringem Abstand von etwa 5 mm vom Ende des Außenrohres 2 um jeweils 120 Grad zu ändernde jedenfalls auch zur Düsenachse 8 gedrehte Schlitze eingeschnitten sind, die zwei einander kreuzende Ausblasströ mungen hervorbringen (Fig. 5). Durch die Kreuzung wird dabei eine intensive Verwirbelung erzielt. Eine noch stärkere Ver wirbelung und Vermischung des Mediums mit Trägergas oder -luft erhält man, wenn statt zwei Schlitzen deren drei oder mehr sich kreuzende Gasströme produziert werden.

Die erfindungsgemäße Injektionsdüse wird normalerweise mit Druckluft betrieben. Sie saugt in einem im Zentrum der Düse gelegenen Innenrohr 3 das entsprechende Medium, etwa Flüssig silikon an, mischt es kurz vor Austritt aus dem Sprühkopf 12 zu dem entsprechend eingestellten Luft-Emulsionsgemisch auf. Kurz vor der Mischkammer wird mittels der Wendel 14 die Druck luft in Rotation bzw. in Drall versetzt, wobei keine störenden Nebenfaktoren mehr einwirken können. Durch die anliegende Druckfeder 15 wird die Wendel 14 immer an die Mischkammer gedrückt, in welcher Position sich das durch die Wendel 14 gehende Emulsionsrohr auch befindet, ob wenig oder viel Saug kraft eingestellt ist.

Der Sprühkopf 12 erzeugt durch verschieden große Durchgangsboh rungen und Austrittskegel ein jeweils vorgegebenes Sprühbild mit spitzem oder stumpfem Kegel oder einer Kugel (Fig. 2 bis 5). Bei entsprechendem Bohrbild im Sprühkopf (12) (ähnlich Fig. 5) können z. B. in Flaschen Ornamente, Muster, Figuren oder sogar Namenszüge mit Farbe aufgesprüht werden.

Durch den Sprühkopf 12 und die Wendel 14, die beide einzeln oder zusammen ausgewechselt werden können und eine Einheit bilden, hat der Anwender viele Möglichkeiten, das Sprühbild, die Austrittsgeschwindigkeit, die Vernebelung usw. auf seine Bedürfnisse auszurichten und dem jeweiligen Einsatzzweck an zupassen.

Durch die verhältnismäßig große Druckluftzuführung kann mit relativ niedrigen Eingangsdrücken zwischen 2 und 2,5 bar ge arbeitet werden, da erst in der Wendel 14 und im Sprühkopf 12 eine hohe Ausgangsgeschwindigkeit erzeugt wird.

Durch das im Zentrum des Düsenkörpers angeordnete Innenrohr 3 gelangt die Emulsion in die Mischkammer. Eine einfache drucklose Ventilkugel 18 a verhindert das Zurückfließen der Emulsion, wogegen ein feinverstellbares Dosierventil 6 mittels einer Feingewindespindel 7 mit schlank auslaufendem Kegel fein ste Dosierungen ermöglicht.

Über eine verstellbare Skala kann die Dosierung von Null bis maximal eingestellt werden. Eine Kontermutter 20 verhin dert bei Erschütterungen während des Arbeitsablaufes eine Verstellung der eingestellten Durchlaufweite und damit der Dosiermenge. Im Rückschlagventil 18 hebt die dort enthalte ne Ventilkugel 18 a beim Betrieb der Düse leicht ab, um die Emulsion fließen zu lassen. Beim Abschalten der Düse fällt die Kugel in ihren Sitz zurück und nimmt die sich im Emul sionsrohr befindliche Flüssigkeit ein klein wenig zurück, so daß ein Nachtropfen vermieden wird, erzeugt durch verschiede ne Voluminas des unteren Saugraumes und des Emulsionsrohres.

Druckluft und Emulsion bleiben bis zur Mischkammer (Fig. 2) getrennt, was dazu führt, daß längere Glasröhren, zum Beispiel bis mindestens 150 mm Länge oder ähnlichem gleichmäßig innen mit einem Innendurchmesser von weniger als 10 mm sowie an unzugänglichen Stellen besprüht werden können.

Der Düsenkörper 1 ist einstückig ausgebildet und dient als Luftkammer und Emulsionskammer sowie auch als Träger für das Rückschlagventil 18, dessen Anschlüsse und Befestigungen für das starr gehaltene Innenrohr und das verstellbare Außenrohr. Ein im Innern des Düsenkörpers vorgesehenes Gewinde dient einerseits für die Feingewindespindel 7 als Dichtsitz sowie andererseits als integriertes Rückschlagventil und zugleich als Befestigung des Emulsions-Innenrohres 3 und trennt mit einer bequem auszutauschenden Teflonscheibendichtung 23 ein fachster Art zuverlässig auf der einen Seite die Druckkammer 26 für Druckluft und auf der anderen Seite die Saugkammer 27 für die Emulsion.

Die Gesamtdüse ist aus nichtrostendem Stahl hergestellt, die Dichtungen aus Teflon. Sie erfüllen damit die Ansprüche der Pharma-, chemischen und medizinischen Industrie, sind also sterilisierbar und über 130 Grad, kurzfristig bis 200 Grad, erwärmbar. Sie sind so beschaffen, daß selbst mit leichten Handschuhen und einfachstem Werkzeug zum Beispiel in Steril zonen ein Umbau bewerkstelligt werden kann.

Die achteckige Außenform hat zur Folge, daß die Befestigung der Sprühdüse alle 45 Grad innerhalb eines Kreises zuverlässig mit Hilfe etwa eines Klemmbügels erfolgen kann.

Sprühkopf 12 und Wendel 14 bilden eine zweiteilige Einheit, die es ermöglicht, an Ort und Stelle ohne Werkzeug innerhalb kurzer Zeit einen Wechsel vorzunehmen. Durch Austausch der Wendel und/oder des Sprühkopfes ist es möglich, den für den jeweiligen Einsatzzweck gewünschten Sprühkegel 13 einzustel len. Das Außenrohr 2 läßt sich mit einer Kontermutter 19 ver stellen und bewirkt dadurch die Einstellung einer mehr oder weniger großen Saugwirkung am Innenrohr 3. Es wird also mehr oder weniger Emulsion transportiert, ohne daß sich das Sprüh bild verändert.

Der Emulsionsanteil im Gemisch läßt sich auf Null reduzieren. Die Kontermutter 19 verhindert ein Verstellen der Dosierung zum Beispiel bei Erschütterungen oder Taktbewegungen des För derbandes oder der Maschine. Das Rückschlagventil 18 verhin dert ein Zurückfließen der Emulsion im Innenrohr 3. Dadurch wird erreicht, daß der Sprühvorgang ohne weiteres im Taktbe trieb zum Beispiel 15 Mal sprühen pro Minute erfolgen kann.

Ein Glasbehältnis kann somit automatisch ohne willenhafte Änderung der Sprüheinstellung und ohne daß eine gewisse Vor einschaltzeit berücksichtigt werden muß, mit einer Innenbe schichtung versehen werden.

Durch sonst ansprechende Steuerungen an der Maschine, zum Bei spiel "Düse auf und ab" sowie "Düsenluft ein und aus" ist es möglich, einen bestimmten Bereich gezielt automatisch in vor bestimmten Flächen oder Mustern mit einstellbarer Dichte oder "Dicke" zu besprühen.

Zum Einschalten durch das im Zentrum der Düse geführte Innen rohr 3 wird die Emulsion drucklos in die Mischkammer geleitet. Die Ventilkugel 18a ermöglicht dabei in Verbindung mit einem kegelförmigen Ventilteil eine Feineinstellung der Dosiervor richtung 21. Durch eine Feingewindespindel mit schlank aus laufendem Kegel und über eine verstellbare Skala kann dort die Dosierung von Null bis maximal eingestellt werden.

Druckluft und Emulsion werden getrennt bis zur Mischkammer geführt.

Bezugszeichenliste

1 Düsenkörper
2 Außenrohr
3 Emulsions-Innenrohr
4 Eingang für Druckluft
5 Eingang der Emulsion
6 Dosierventil
7 Feingewindespindel
8 Düsenachse
9
10 Dosierventil
11 Distanzrohr
12 Sprühkopf
13 Sprühkegel
14 Wendel
15 Druckfeder
16
17 Mischkammer
18 Rückschlagventil
18a Ventilkugel
19 Kontermutter
20 Kontermutter
21 Dosiervorrichtung
22 Ausblasdüse
23 Teflonscheibendichtung
24
25
26 Druckkammer
27 Saugkammer
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Claims

1. Mittels Druckluft betreibbare Mehrstoff-Zerstäuberdüse mit zwei konzentrisch angeordneten Rohren (2, 3) zum jeweiligen Führen von Druckluft und Emulsion, bei der die Emulsion über mindestens eine Dosiervorrichtung (18, 21) steuerbar ist und Druckluft und Emulsion erst unmittelbar vor dem Einleiten in einen Sprühkopf (12) miteinander vermischt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckluftzuleitung des Sprühkopfes (12) unmittelbar vor dem Einmünden in eine Mischkammer (17) mit einer Wendel (14) versehen ist, welche durch eine Druckfeder (15), die sich auf ein im Außenrohr (2) eingefügtes Distanzrohr (11) abstützt, an die Wand der Mischkammer (17) gedrückt wird, wodurch die Emulsion beim Sprühen so in Rotation versetzt wird, daß sie hinter dem Sprühkopf (12) divergiert.

2. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (12) so ausgestaltet ist, daß durch verschieden große Durchgangsbohrungen oder Schlitze und Austrittskegel ein bestimmtes Sprühbild von Spitz- bis Stumpfkegel sowie ring- oder kugelförmig (Fig. 2 bis 5) erzeugt wird.

3. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprühkopf (12) und die Wendel (14) eine austauschbare Baueinheit bilden.

4. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine großvolumige Druck luftzuführung zwischen Innenrohr (3) und Außenrohr (2), die niedrige Eingangsdrücke zwischen 2 und 2,5 bar ermöglicht.

5. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das im Zentrum der Düse geführte Innenrohr (3) die Emulsion in die Misch kammer führt.

6. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosier vorrichtung (18, 21) ein einfaches Rückschlagventil (18) zusammen mit einem feinverstellbaren Dosierventil (6) enthält, das eine Feingewindespindel (7) mit schlank auslaufendem Kegel zur Feindosierung aufweist.

7. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine verstellbare Skala an der Feingewindespindel (7) zum Überwachen und Einstellen der Dosierung zwischen Null und maximal vorgesehen ist.

8. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenrohr (2) durch eine Kontermutter (19) feststellbar ist.

9. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückschlag ventil (18) mit einer automatischen Starteinrichtung versehen ist, welche die Ventilkugel (18a) beim Betrieb der Düse leicht abhebt, um die Emulsion zum Fließen zu bringen.

10. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß beim Abschalten der Düse die Kugel (18a) in ihren Sitz zurückgleitet, um ein Nachtropfen zu verhindern.

11. Mehrstoff-Zerstäuberdüse nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Saugkammer (27) und die Druckkammer (26) durch eine einfache Teflonscheibendichtung zuverlässig getrennt sind.