DE2605209A1

DE2605209A1 - Mit schwingungen arbeitender zerstaeuber

Info

Publication number: DE2605209A1
Application number: DE19762605209
Authority: DE
Inventors: Victor Ernest Bridger; Barrie James Martin
Original assignee: Plessey Handel und Investments AG
Current assignee: Eaton Corp
Priority date: 1975-02-19
Filing date: 1976-02-10
Publication date: 1976-09-02
Also published as: SE410278B; FR2301303A1; SE7601845L; JPS51107511A; CA1043204A; IT1055328B; FR2301303B1; US4052004A; GB1496086A

Description

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG Gartenstrasse 2
6300 Zug / Schweiz

Unser Zeichen: P 2294

Mit Schwingungen arbeitender Zerstäuber

Die Erfindung betrifft mit Schwingungen arbeitende Zerstäuber zur Zerstäubung einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Ultraschall arbeitende Zerstäuber, die zur Zerstäubung eines flüssigen Brennstoffes dienen.

In der Praxis ist es schwierig, ganz genau den Schwingungsknoten eines mit Schwingungen arbeitenden Zerstäubers zu bestimmen. Die Bestimmung des Schwingungsknotens ist erforderlich, damit der Zerstäuber im Bereich des Schwingungsknotens an einer zugeordneten Halterung starr befestigt werden kann. Da tatsächlich am Schwingungsknoten keine Schwingung auftritt, entsteht nur ein geringer oder gar kein Energieverlust vom Zerstäuber in die Halterung während der Zeiten, in denen der Zerstäuber in Schwingung versetzt wird.

Gei.

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Es war bisher üblich, lediglich die Schwingungen in Längsrichtung des Zerstäubers in Betracht zu ziehen. Radiale oder Querschwingungen und radiale oder Querbewegungen, die infolge Jer Poissonschen Beziehung zwischen Längsschwingungen und Querschwingungen des elastischen Körpers entstehen, wurden bisher vernachlässigt. Dies war hauptsächlich deshalb der Fall, weil es tatsächlich unmöglich war, die Ebene der Nullschwingungen sowohl in Längs- als auch in Querebenen zu bestimmen. Da die radialen oder Querschwingungen und die radialen oder Querbewegungen vernachlässigt wurden, entstand ein Energieverlust aus dem Zerstäuber in seine Halterung hinein.

Es ist ein Ziel der Erfindung, die Energieverluste aus dem Zerstäuber in seine Halterung während der Zeiten, in denen der Zerstäuber in Schwingungen versetzt ist, auszuschalten oder auf ein Minimum herabzusetzen.

Erfindungsgemäß wird ein mit Schwingungen arbeitender Zerstäuber zur Zerstäubung einer Flüssigkeit durch die Schwingungen des Zerstäubers geschaffen, welcher einen Düsenabschnitt aufweist, aus dem die Flüssigkeit ausgespritzt wird, einen Körper, der einen Schwingungserzeuger hat, einen Deckel, der über dem Körper sitzt und elastische Mittel, mit denen der Körper innerhalb des Deckels montiert werden kann.

Vorzugsweise sind die elastischen Mittel die einzige Halterung für den Körper im Deckel, und in diesem Fall berührt üblicherweise der Körper den Deckel nicht. Elastische Mittel sind vorzugsweise so ausgebildet, daß sie gegen die Montageoberfläche anliegen, wodurch eine Dichtung an der Eingriffsstelle gebildet wird.

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ORiGiNAL INSPECTED

Elastische Mittel sind vorzugsweise getrennt vom Körper des Zerstäubers ausgebildet, und dieser kann dann in verschiedener Weise montiert werden. Vorzugsweise kann der Körper des Zerstäubers mit einer nach außen sich erstreckenden Membran ausgerüstet sein, über der die elastischen Mittel sitzen. Vorzugsweise sind die elastischen Mittel aus einem synthetischen oder natürlichen Gummi hergestellt, obwohl andere Materialien, falls gewünscht, verwendet werden können. Die elastischen Mittel können die Form eines Kautschuk-O-Ringes oder eines Gummi-O-Ringes haben und der O-Ring kann geschlitzt sein, so daß er mit Reibungssitz auf de-r nach außen sich erstreckenden Membran sitzen kann. Alternativ können die elastischen Mittel, beispielsweise der Kautschuk- oder Gummi-O-Ring teilweise in einer Nut angeordnet sein, die im Deckel ausgebildet ist und/oder teilweise in einer Nut, die im Körper selbst ausgebildet ist.

Der Deckel .kann einen Montageflansch aufweisen. In diesem Fall kann der Montageflansch mit öffnungen versehen sein, mittels denen der Flansch an einer Montageoberfläche angeschraubt sein kann. Die genaue Form der Monatgefläche kann sich offensichtlich in Abhängigkeit von der Benutzung, der der Zerstäuber zugeführt wird, verändern. Beipielsweise kann in dem Fall, in dem der Zerstäuber verwendet wird, um Brennstoff in die Brennkraftmaschine eines Fahrzeuges einzuspritzen, die Montageoberfläche einen Teil der Ansaugleitung bilden. In dem Fall, in dem der Zerstäuber zum Einspritzen von Brennstoff in einen Boiler, beispielsweise einen Boiler einer Zentralheizung verwendet wird, kann die Montageoberfläche einen Teil des Boilerbrenners bilden oder den Einlaß des Boilerbrenners.

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Vorzugsweise ist der Deckel mit einer öffnung ausgebildet, durch die hindurch sich eine elektrische Leitung erstreckt. Die elektrische Leitung kann eine Elektrode aufweisen, beispielsweise eine flache Elektrode an ihrem Ende, die innerhalb des Deckels liegt und so durch den Deckel geschützt wird. Der Zerstäuber kann dann mit einem Federkontakt ausgerüstet sein, der gegen die Elektrode der Leitung drückt. Der Federkontakt kann in verschiedener Weise, beispielsweise durch eine Verlötung am Zerstäuber befestigt sein, und wenn an der elektrischen Leitung unbeabsichtigt gezogen wird oder wenn die elektrische Leitung anderen Kräften während der Benutzung des Zerstäubers ausgesetzt ist, werden die durch diese Kräfte erzeugten Spannungen nicht auf den Federkontakt übertragen. Dadurch wird die Möglichkeit ausgeschaltet, daß der Federkontakt aus dem Zerstäuber herausgezogen wird.

Die elastischen Einrichtungen können es ermöglichen, daß die Düse und der Körper des Zerstäubers gegenüber der Montageoberfläche und dem Deckel sowohl in Längs- als auch in Querrichtung in Schwingungen versetzt wird. Dadurch ist es nicht erforderlich,daß der Zerstäuber genau in einer Knotenebene oder einer Nullschwingungsebene festgelegt wird, da die elastischen Einrichtungen helfen, einen Energieverlust vom Zerstäuber in die zugeordnete Halterung zu verhindern.

üblicherweise wird der Zerstäuber in Ultraschallschwingungen versetzt. In der Praxis kann die untere Grenze dieser Ultraschallschwingungen in der Nähe der oberen Grenze der Hörfähigkeit des menschlichen Ohres liegen. Es ist jedoch wünschenswert, daß die Schwingungen eine derartige Frequenz haben, daß sie normalerweise nicht vom menschlichen Ohr gehört werden können, wodurch eine Geräuschbelästigung ausgeschaltet wird.

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Die Schwingungen können mittels einer piezoelektrischen Einrichtung oder mittels einer elektromagnetischen Einrichtung erzeugt werden. Geeignete Schwingungserzeuger sind in der Technik bekannt. Vorzugsweise ist der Schwingungserzeuger ein piezoelektrischer Kristall, der am Boden des mit Schwingungen arbeitenden Zerstäubers befestigt werden kann. Der oben erwähnte Federkontakt kann, falls gewünscht, am piezoelektrischen Kristall befestigt sein.

Der erfindungsgemäße Zerstäuber wird vorzugsweise als ein mit Ultraschall arbeitender Brennstoffzerstäuber verwendet, mit dem Brennstoff in Maschinen oder Boiler eingespritzt wird. Falls gewünscht, kann der Zerstäuber jedoch auch verwendet werden, um andere Flüssigkeiten, wie beispielsweise Chemikalien und Farben, einzuspritzen oder zu zerstäuben. Wenn der Zerstäuber zur Einspritzung von Brennstoff verwendet wird, ist dieser Zerstäuber vorzugsweise so ausgebildet, daß dessen Brennstoffleitung durch ein Rückschlagventil, beispielsweise ein Kugelventil, blockiert wird mit Ausnahme der Zeiten, in denen der Zerstäuber in Schwingung versetzt wird. Falls gewünscht, kann jedoch der Zerstäuber auch eine nicht blockierte Brennstoffleitung aufweisen, in welchem Fall kontinuierlich ein Brennstoffstrahl ,eingespritzt werden kann, der zerstäubt wird, wenn der Zerstäuber in Schwingungen versetzt wird.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform eines mit Schwingungen arbeitenden Zerstäubers, der an einer Brennkraftmaschinenansaugleitung befestigt ist,

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Fig. 2 eine Endansicht des in Fig. 1 dargestellten Zerstäubers, gesehen von der rechten Seite aus, wobei die Ansaugleitung fortgelassen ist,

Fig. 3 eine zweite Ausfuhrungsform des erfindungsgemäßen, mit Schwingungen arbeitenden Zerstäubers, der an einer Brennkraftmaschinenansaugleitung befestigt ist
und

Fig. 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäßen, mit Schwingungen arbeitenden Zerstäubers, der an einer Ansaugleitung einer Brennkraftmaschine angeordnet ist.

Es sei nunmehr auf die Fig. 1 und 2 Bezug genommen. In diesen Figuren ist ein mit Schwingungen arbeitender Zerstäuber 2 dargestellt, der einen Düsenabschnitt 4 hat, aus dem Flüssigkeit eingespritzt wird und einen Körper 6, an dem ein Schwingungserzeuger in der Form eines piezoelektrischen Kristalls 8 befestigt ist. Der Zerstäuber 2 weist auch einen Deckel 10 auf, der über dem Körper 6 sitzt und der mit einem Flansch 12 ausgerüstet ist, welcher öffnungen zur Aufnahme von Schrauben 14 hat. Wie Fig, 2 zeigt, erstrecken sich die Schrauben 14 durch die öffnungen 15 im Flansch 16 und durch Federbeilagscheiben 16 hindurch und ermöglichen es, daß der Flansch 12 fest auf die Oberfläche 18 einer Brennkraftmaschinenansaugleitung 20 angeschraubt werden kann.

Der Deckel 10 weist eine zentral angeordnete öffnung 22 auf, durch die hindurch sich eine elektrische Leitung 24 erstreckt. Diese Leitung 24 endet in einer Blockelektrode 26, welche gegen einen Kupferfederkontakt 28 anliegt. Der Kontakt 28 ist an Stellen 30 an der Oberfläche des piezoelektrischen Kristalls 8 angelötet oder in anderer Weise dort befestigt.

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Der Körper 6 ist mit einem nach außen sich erstreckenden Umfangsflansch 32 ausgerüstet, der aus einem dünnen Metallblech bestehen kann. Ein Gummi- oder Kautschuk-O-Ring 34 ist geschlitzt und sitzt über dem Flansch 32. Dadurch bildet der O-Ring 34 die einzige Einrichtung, mittels welcher der Körper 6 und der piezoelektrische Kristall 8 innerhalb des Deckels IO montiert sind. Wie Fig. 1 zeigt, sitzt der O-Ring 34 in einem ausgesparten Teil 36, der durch eine Schulter 38 gebildet wird, die im Flansch 12 vorgesehen ist. Der O-Ring 34 ist auf diese Weise gegen die Oberfläche 18 der Ansaugleitung 20 angepreßt, wenn die Schrauben 14 angezogen sind, und bildet an dieser Stelle eine Dichtung, so daß Gase im Ansaugleitungskanal 42 nicht austreten können.

Im Betrieb des Zerstäubers 2 wird eine elektrische Spannung über die Leitung 24 zugeführt und erreicht den piezoelektrischen Kristall 8 über die Kontakte 26, 28. Der piezoelektrische Kristall 8 wird auf diese Weise erregt und die Düse 4 und der Körper 6 werden in Schwingungen versetzt. Brennstoff wird über eine Brennstoffleitung 40 (Fig. 2) zugeführt und tritt in den Körper 6 ein und wird dann zum Düsenabschnitt 4 geleitet. Die Schwingungen der Düse 4 und des Körpers 6 bewirken, daß der Brennstoff die Düse 4 in feinzerteilter Form verläßt.

Der Gummi- oder Kautschuk-O-Ring 34 ermöglicht es, daß die Düse 4 und der Körper 6 gegenüber dem Deckel 10 und der Ansaugleitung 20 schwingen können, während gleichzeitig der Energieverlust aus den Teilen 4 und 6 zum Deckel 10 und zur Ansaugleitung 20 hin auf ein Minimum herabgesetzt wird.

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Es sei nunmehr auf die Fig. 3 und 4 Bezug genommen. Die in diesen Figuren gezeigten, mit Schwingungen arbeitenden Zerstäuber sind ähnlich aufgebaut wie der in den Fig. 1 und 2 dargestellte und gleiche Teile sind durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausfuhrungsform ist der Gummi- oder Kautschuk-O-Ring 3^ nicht geschlitzt und teilweise in einer Nut 50 im Deckel 10 und teilweise in einer Nut 52 im Körper 6 angeordnet.

Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform ist der Gummi- oder Kautschuk-O-Ring 3^ ebenfalls nicht geschlitzt und ist teilweise in einem ausgesparten Abschnitt 36 und teilweise in einer Nut 5^ angeordnet, welche im Körper 6 ausgebildet ist. Bei der in Fig. 4 dargestellten Ausführungsform liegt der O-Ring 3²I auch gegen die Oberfläche 18 der Brennkraftmaschinenansaugleitung 20 an, um eine Dichtung zu bilden. Eine derartige Dichtung ist bei dem in Fig. 3 dargestellten, mit Schwingungen arbeitenden Zerstäuber nicht vorhanden.

Die im Vorstehenden beschriebenen Ausführungsbeispiele wurden lediglich zur Erläuterung beschrieben, und es können Abänderungen durchgeführt werden. Beispielsweise kann eine Gummi- oder Kautschukdichtung mit rechteckigem oder quadratischen Querschnitt verwendet werden, falls dies gewünscht ist. Ebenfalls kann der piezoelektrische Kristall 8 durch eine elektromagnetische Einrichtung ersetzt werden, die um den Körper 6 herum angeordnet' ist.

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Claims

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Patentansprüche

(1. Mit Schwingungen arbeitender Zerstäuber zur Zerstäubung einer Flüssigkeit durch die Schwingungen des Zerstäubers, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber einen Düsenabschnitt aufweist, von dem die Flüssigkeit eingespritzt wird, einen Körper, der einen Schwingungserzeuger aufweist, einen Deckel, der über dem Körper sitzt und elastische Einrichtungen, mit denen der Körper innerhalb des Deckels montiert werden kann.
2. Zerstäuber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen die einzige Halterung des Körpers innerhalb des Deckels bilden.
3. Zerstäuber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Körper den Deckel nicht berührt.
Ί. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen gegen die Montageoberfläche anliegen, so daß eine Dichtung an der Anlagestelle gebildet wird.
5. Zerstäuber nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen vorzugsweise getrennt vom Körper des Zerstäubers ausgebildet sind.
6. Zerstäuber nach Anspruch 5> dadurch gekennzeichnet, daß der Körper eine nach außen sich erstreckende Membran aufweist, über der die elastischen Einrichtungen sitzen.
7. Zerstäuber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen teilweise in einer Nut angeordnet sind, die im Deckel ausgebildet ist und/oder teilweise in einer Nut, die im Körper ausgebildet ist.

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8. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die elastischen Einrichtungen durch einen Gummi- oder Kautschuk-0-Ring gebildet
9. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel einen Montageflansch aufweist.
10. Schwingungserzeuger nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Zerstäuber ein Rückschlag kugelventil aufweist, welches das Einspritzen der Flüssigkeit aus dem Zerstäuber verhindert, wenn der Körper nicht in Schwingungen versetzt ist.

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