DE60101683T2

DE60101683T2 - Verfahren und vorrichtung zur regelung von flüssigkeitsströmen für eine schwingende atomisiereinrichtung

Info

Publication number: DE60101683T2
Application number: DE60101683T
Authority: DE
Inventors: H. Frederick MARTIN; A. Thomas HELF; J. David SCHRAM; Maryann Jashinske; A. David TOMKINS; J. Edward MARTENS
Original assignee: SC Johnson and Son Inc
Current assignee: SC Johnson and Son Inc
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-15
Publication date: 2004-07-29
Anticipated expiration: 2021-06-16
Also published as: CA2412890C; JP2003535692A; KR20030024698A; EP1292397A1; KR100505066B1; WO2001097982A1; US6341732B1; JP3923426B2; AU6843801A; CN1190273C; EP1292397B1; AU2001268438B2; TW503129B; ES2210176T3; CA2412890A1; CN1446123A; AR028962A1; DE60101683D1; MXPA02012692A; ATE257041T1

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft das Atomisieren bzw. Zerstäuben von Flüssigkeiten mittels eines schwingenden Lochelements, bspw. einer Membran oder einer Lochplatte. Insbesondere betrifft die Erfindung das Steuern einer durch eine Lochplatte erfolgenden Flüssigkeitsströmung, um einen stabilen und stetigen Zerstäuberbetrieb zu erreichen.
Beschreibung verwandter Technik
Schwingende Zerstäuber sind bekannt – vergl. bspw. die US-PSn 5152 456, 5 164 740, 4 632 311 und 4 533 082, wobei letztere die Merkmale der Oberbegriffe der Nebenansprüche 1, 3 und 13 offenbart. Im allgemeinen weisen derartige Geräte eine dünne, mindestens eine kleine Öffnung enthaltende Platte auf, die an ein piezoelektrisches Betätigungselement angesetzt ist und von diesem in Schwingungen versetzt wird. Eine an das piezoelektrische Betätigungselement gelegte Wechselspannung bewirkt, dass dieses expandiert und kontrahiert; diese Expansionen und Kontraktionen erzeugen eine schwingende Auf-/Abwärts-Bewegung der Lochplatte. Eine Flüssigkeitsquelle – bspw. ein Docht – transpor tiert zu zerstäubende Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zu einer Seite der Platte, wo sie die Platte im Bereich der Perforation berührt. Die Auf-/Ab-Schwingungsbewegungen der Platte pumpen die Flüssigkeit durch die Perforation hindurch und werfen sie als aerosolierte Flüssigkeitsteilchen von ihrer Oberseite ab.
Eine besonders wirkungsvolle piezoelektrische Zerstäuberanordnung verwendet ein ringförmiges piezoelektrisches Betätigungselement mit einer mittigen Öffnung und einer Lochplatte, die die mittige Öffnung auf dem piezoelektrischen Element abdeckt. Die Platte erstreckt sich quer über die mittige Öffnung im piezoelektrischen Betätigungselement und etwas über sie hinaus und ist an diesem befestigt, wo es den Bereich um die mittige Öffnung herum überlappt. Wird eine Wechselspannung an die Ober- und die Unterseite des piezoelektrischen Betätigungselements gelegt, expandiert und kontrahiert es in radialer Richtung. Dieses radiale Expandieren und Kontrahieren vergrößert und verkleinert den Durchmesser der mittigen Öffnung, was seinerseits die Lochplatte zu Biegungen derart zwingt, dass ihr mittiger Bereich, der eine oder mehrere Öffnungen enthält, auf- und abwärts schwingt.
Die Öffnungen sind vorzugsweise im mittigen Bereich der Platte ausgebildet, wo sie geringfügig aufgewölbt ist.
Diese piezoelektrischen Zerstäubereinrichtungen sind dahingehend problematisch, dass durch die Perforationen der Lochplatte gepumpte Flüssigkeit von der Oberseite der Platte nicht vollständig abgeworfen wird. Nicht abgeworfene Flüssigkeit fällt auf die Plattenoberseite zurück, verbleibt dort und stört die Zerstäuberwirkung. Weiterhin wird, wo die Lochplatte an die Unterseite des piezoelektrischen Elements angesetzt ist, die nicht abgeworfene Flüssigkeit sich in einer schalenförmigen Vertiefung sammeln, die die mittige Öffnung des piezoelektrischen Betätigungselements und die darunter liegende Platte bilden. Schließlich sammelt sich so viel Flüssigkeit an, dass sie die Pumpwirkung dämpft und den Ertrag an zerstäubten Flüssigkeitsteilchen verringert. Die Anwendung von Abflusslöchern und Rückflusskanälen zum Abführen überschüssiger Druckfarbe von Düsenplatten ist in den US-PSn 4 542 389 und 4 413 268 beschrieben. Die dortigen Düsenplatten schwingen jedoch nicht und wandeln auch keine Radialbewegungen eines Betätigungselements in Auf/Abwärts-Schwingungen einer Lochplatte um. Darüber hinaus wird dort nicht mittels eines Dochts den Düsenplatten Flüssigkeit zugeführt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einem Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft diese eine neuartige Zerstäubereinrichtung, die eine allgemein waagerecht sich erstreckende Platte hat, die einen erhöhten Bereich angrenzend an einen tiefer liegenden Bereich aufweist, wobei im höher liegenden Bereich mindestens eine Zerstäuberöffnung und im tieferen Bereich mindestens eine Abflussöffnung ausgebildet ist. Die Abflussöffnung ist wesentlich größer als die Zerstäuberöffnung und erlaubt einen freien Durchfluss von Flüssigkeit. Die Zerstäubereinrichtung weist weiterhin ein schwingendes Betätigungselement, das zum Herbeiführen einer Ab- und Aufwärts-Schwingbewegung der Platte verbunden ist, sowie ein Flüssigkeitleitelement auf, mit dem sich Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zur Unterseite des erhöhten Plattenbereichs leiten lässt. Flüssigkeit, die nicht aus den Zerstäuberöffnungen im erhöhten Bereich ausgeworfen wird oder auf die Platte zurück fällt, fließt zum tieferen Bereich und durch die Abflussöffnung ab.
In einem anderen Aspekt liegt der Erfindung die Erkenntnis zu Grunde, dass durch Einbringen einer oder mehrerer Öffnungen in die Schwingplatte in einem von den Zerstäuberöffnungen entfernten Bereich, aber über dem oberen Ende des Dochts oder einer anderen kapillaren Flüssigkeithebeeinrichtung, die Flüssigkeit, die durch die Öffnungen abwärts hindurchtritt, zum Sättigen des oberen Endes der Flüssigkeitleiteinrichtung und zum Verringern von deren Saugwirkung beiträgt. Dadurch saugt die Flüssigkeitleiteinrichtung keine weitere Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter an und leitet stattdessen Flüssigkeit, die durch die Öffnungen hindurchgetreten ist, zurück unter die Zerstäuberöffnungen im mittigen Bereich der schwingenden Lochplatte. Die zurückgeführte Flüssigkeit wird durch die fortgesetzten Auf-/Ab-Plattenschwingungen erneut durch die Zerstäuberöffnungen gepumpt und von der Plattenoberseite abgeworfen.
Mit fortschreitendem Zerstäuben der rückgeführten Flüssigkeiten nimmt die Sättigung des oberen Endes des Dochts oder der Flüssigkeitleiteinrichtung ab; diese kann also zusätzliche Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter nach oben ziehen.
Nach diesem Aspekt der Erfindung wird eine Platte mit mindestens einer Zerstäuberöffnung in Schwingungen versetzt, während eine Flüssigkeit über eine kapillar wirkende Flüssigkeitleiteinrichtung (bspw. einen Docht) zugeführt wird, die aus einem Flüssigkeit-Vorratsbehälter heraus verläuft. Die Kapillarwirkung des Flüssigkeitleitelements bewirkt, dass Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter gesaugt und der Plattenunterseite im Lochbereich zugeführt wird. Die Schwingungen der Platte bewirken, dass die Flüssigkeit durch die Öffnung gepumpt und von der anderen Plattenseite in Form aerosolierter Flüssigkeitsteilchen abgeworfen wird.
Weiterhin ist die Platte in einem von der Zerstäuberöffnung abgesetzten Bereich mit mindestens einer größeren Öffnung ausgebildet, durch die Flüssigkeit, die von der Platte nicht abgeworfen worden ist oder die auf die Platte zurück fällt, frei hindurch fließen kann. Diese größere Öffnung befindet sich in einer Lage, in der sie hindurchtretende Flüssigkeit zum oberen Ende des Flüssigkeitleitelements führt, wo sie auf der Plattenunterseite in kapillare Strömungsverbindung mit der Zerstäuberöffnung gerät. Diese nicht abgeworfene bzw. auf die Platte zurück gefallene Flüssigkeit tendiert zum Sättigen des oberen Endes des Flüssigkeitleitelements derart, dass sie dessen Fähigkeit verringert, zusätzliche Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter anzusaugen. Im Ergebnis saugt das Flüssigkeitleitelement weniger oder keine Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter an und richtet stattdessen durch Kapillarwirkung die durch die Öffnungen hindurch getretene Flüssigkeit zurück unter die Zerstäuberöffnung in der schwingenden Lochplatte. Die rückgeführte Flüssigkeit wird in Folge der Plattenschwingungen erneut durch die Zerstäuberöffnung gepumpt und in Form fein zerteilter Flüssigkeitsteilchen von der Plattenoberseite abgeworfen.
Die vom Flüssigkeitleitelement rückgeführte Flüssigkeit verstärkt die Sättigung des Elements und verringert so dessen Fähigkeit, weitere Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter zuzuführen, mindestens bis die rückgeführte Flüssigkeit erneut zerstäubt worden ist. Dadurch entsteht ein auf das Flüssigkeitleitelement wirkender Regelungseffekt, der ein Überfluten desselben und ein Verschwenden der zu zerstäubenden Flüssigkeit verhindert.
Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung schafft diese ein neuartiges Verfahren zum Zerstäuben von Flüssigkeiten. Nach dem neuartigen Verfahren stellt man eine Lochplatte mit mindestens einer Zerstäuberöffnung bereit, versetzt diese mindestens im Bereich der Zerstäuberöffnung in Schwingungen, während man eine Flüssigkeit durch Kapillarwirkung durch ein Kapillar-Flüssigkeitleitelement zuleitet, das aus einem Flüssigkeitsvorratsbehälter an einen Ort an der Zerstäuberöffnung auf einer Plattenseite führt. Die Flüssigkeit wird durch die Zerstäuberöffnung gepumpt und in Folge der Plattenschwingungen in Form aerosolierter Flüssigkeitsteilchen von der anderen Plattenseite abgeworfen. Die Flüssigkeit, die nicht von der Platte abgeworfen worden ist oder auf die Platte zurück fällt, lässt man durch mindestens eine größere Öffnung in der Platte an eine von der Zerstäuberöffnung abgesetzten Stelle zurück fließen. Diese nicht abgeworfene Flüssigkeit wird zur weiteren Zerstäubung durch Kapillarwirkung zurück zur Zerstäuberöffnung auf der einen Plattenseite geführt. Auch wirkt diese nicht abgeworfene Flüssigkeit so auf das Flüssigkeitleitelement, dass sie dessen Fähigkeit verringert, weitere Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter anzusaugen, bis die nicht abgeworfene Flüssigkeit erneut durch die Öffnung gepumpt und von der Platte abgeworfen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine Draufsicht einer schwingenden Zerstäubereinrichtung nach einer Ausführungsform der Erfindung;
2 ist ein Schnitt in der Ebene 2-2 der 1; und
3 ist ein vergrößerter Teilansicht des in 2 als 3 bezeichneten Bereichs.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die schwingende Zerstäuberanordnung der 1 weist ein ringförmiges piezoelektrisches Betätigungselement 10 mit einem Mittelloch 12 mit einem Innendurchmesser sowie eine Lochplatte 14 auf, die sich auf der Unterseite des Betätigungselements über das Mittelloch 12 erstreckt und einen Innenbereich 15 des Betätigungselements geringfügig überlappt. Die Lochplatte 14 ist im Überlappungsbereich 15 auf der Unterseite des Betätigungselements 10 befestigt.
Zum Festlegen der Lochplatte 14 am piezoelektrischen Betätigungselement lässt sich ein beliebiges Klebemittel verwenden; soll die Anordnung zum Zerstäuben von korrodierenden oder aggressiven Flüssigkeiten dienen, die bestimmte Klebstoffe weich machen, ist die Lochplatte vorzugsweise mit dem piezoelektrischen Element verlötet. Auch kann der Außendurchmesser der Lochplatte 14 so groß sein wie der des Betätigungselements 10, so dass sie dieses auf einer Seite vollständig überdeckt. Es sei jedoch darauf hingewiesen, dass die Erfindung auch einen Aufbau umfasst, bei dem die Lochplatte 14 auf der Oberseite des Betätigungselements 10 befestigt ist.
Das piezoelektrische Element 10 kann aus einem beliebigen Material mit piezoelektrischen Eigenschaften hergestellt sein, in Folge deren es seine Abmessungen rechtwinklig zu einem angelegten elektrischen Feld ändert. In der dargestellten Ausführungsform sollte also das piezoelektrische Betätigungselement 10 in einer radialen Richtung expandieren und kontrahieren, wenn ein elektrisches Wechselfeld über seine Ober- und Unterseite angelegt wird. Das piezoelektrische Betätigungselement 10 kann bspw. eine Keramik aus einem Bleizirconattitanat (PZT) oder Bleimetaniobat (PN) sein. In der hier dargestellten Ausführungsform hat das piezoelektrische Betätigungselement einen Außendurchmesser von etwa 9,7 mm (0.382 inches) und eine Dicke von etwa 0,64 mm (0.025 inches). Der Innendurchmesser des Mittellochs beträgt etwa 4,5 mm (0.177 inches). Dies Abmessungen sind nicht kritisch und nur beispielhaft angegeben. Das Betätigungselement 10 ist elektrisch leitfähig mit Silber, Nickel oder Aluminium überzogen, um das Auf- bzw. Anlöten der Lochplatte und der elektrischen Zuleitungen zu ermöglichen und elektrische Felder von den Zuleitungen über das Betätigungselement zu legen.
Die Lochplatte 14 hat in der dargestellten Ausführungsform einen Durchmesser von etwa 6,4 mm (0.250 inches) und eine Dicke von etwa 0,05 mm (0.002 inches). Die Lochplatte 14 ist mit einem geringfügig aufgewölbten Mittenbereich 16 und einem umgebenden Flanschbereich 18 ausgeführt, der zwischen dem gewölbten Mittenbereich 16 und demjenigen Bereich sich erstreckt, wo die Lochplatte am Betätigungselement 10 befestigt ist. Der gewölbte Mittenbereich 16 hat einen Durchmesser von etwa 2,6 mm (0.103 inches) und erstreckt sich etwa 0,17 mm (0.0065 inches) aus der Ebene der Lochplatte hinaus. Der gewölbte Mittenbereich enthält mehrere (bspw. 85) kleine Öffnungen 20 mit einem Durchmesser von etwa 6 μm (0.000236 inches) mit einem gegenseitigen Abstand von etwa 0,12 mm (0.005 inches). Ein Paar diametral gegenüber liegender größerer Löcher 22 ist im Flanschbereich 18 ausgebildet. Diese Löcher haben einen Durchmesser von etwa 0,74 mm (0.029 inches) und lassen Flüssigkeit frei hindurch treten. Auch hier sind die angegebenen Abmessungen nicht kritisch; sie dienen nur zur Erläuterung einer bestimmten Ausführungsform. Es sei darauf hingewiesen, dass hier zwar eine gewölbte Lochplatte beschrieben ist, aber Lochplatten anderer Konfiguration ebenso möglich sind – bspw. Lochplatten in einer einer gewundenen oder gewellten Membran ähnelnden Gestalt.
Es wird auffallen, dass die die Öffnungen 20 enthaltende Wölbung des Mittenbereichs 16 die Auf-/Abwärts-Bewegung dieses Bereichs und damit die Pumpund Zerstäuberwirkung der Lochplatte verstärkt. Während der gewölbte Mittenbereich in der Gestalt kugelförmig ist, lassen sich auch andere Konfigurationen benutzen. Bspw. kann der Mittenbereich 16 parabel- oder kreisbogenförmig sein. Auch lassen sich andere Mittel als eine Wölbung verwenden, um den Mittenbereich 16 zu versteifen – bspw. eine Abstützung mit beabstandeten verdickten Elementen, wie sie die US-PS 5 152 456 zeigt.
Die Lochplatte 14 wird vorzugsweise durch Elektroformung bzw. galvanoplastisch hergestellt, wobei dabei auch die Öffnungen 20 und 22 mit ausgebildet werden. Die Lochplatte kann jedoch auch nach anderen Verfahren wie Walzen hergestellt werden, wobei man dann die Löcher und Öffnungen separat einbringt. Bspw. kann man zur leichteren Fertigung den Mittenbereich 16 wölben, nachdem die Öffnungen 20 in der Lochplatte ausgebildet worden sind.
Die Lochplatte 14 wird vorzugsweise aus Nickel gefertigt, obgleich andere Werkstoffe sich einsetzen lassen, sofern sie ausreichend fest und biegsam sind, um die Gestalt der Lochplatte unter den auftretenden Biegekräften aufrecht zu erhalten. Nickel-Cobalt- und Nickel-Palladium-Legierungen lassen sich ebenfalls verwenden.
Das piezoelektrische Betätigungselement 10 kann auf beliebige geeignete Weise gelagert sein, sofern es eine gegebene Position behält und seine Schwingungen nicht gestört werden. Bspw. lässt sich das Betätigungselement in einer Art Durchführung (nicht gezeigt) haltern.
Das piezoelektrische Betätigungselement 10 ist auf der Ober- und der Unterseite mit einem elektrisch leitfähigen Überzug bspw. aus Silber, Aluminium oder Nickel versehen. Wie die 2 zeigt, sind an die elektrisch leitfähigen Überzüge auf der Ober- und der Unterseite des Betätigungselements 10 elektrische Zuleitungen 26, 28 angelötet, die zu einer Wechselspannungsquelle (nicht gezeigt) führen.
Unter dem Betätigungselement 10 und der Lochplatte 14 ist ein Vorratsbehälter 30 angeordnet, der eine zu zerstäubende Flüssigkeit 31 enthält. Ein Docht 32 verläuft aus dem Behälterinneren zur Unterseite der Lochplatte 14 hinauf, so dass sein oberes Ende (wo er umgelegt ist und aus dem Vorratsbehälter ragt) die Lochplatte in deren Mittenbereich 16 an den Löchern 20 leicht berührt. Das obere Ende des Dochts 32 erstreckt sich auch seitlich, so dass es sich direkt unter den größeren Löchern 22 befindet und mit ihnen in direkter Strömungs verbindung steht, wie in 3 gezeigt. Der Docht kann natürlich auch ringförmig mit einem größeren Durchmesser als dem des Mittenbereichs 16 sein, so dass er nur den Flanschbereich 18 der Lochplatte berührt.
Der Docht 32 kann aus einem porösen flexiblen Werkstoff gefertigt sein, der eine gute Kapillarwirkung für die Flüssigkeit im Vorratsbehälter 30 hat, so dass diese zur Unterseite der Membran 14 hochgesaugt wird. Gleichzeitig sollte der Docht flexibel genug sein, dass er keinen Druck auf die Lochplatte 14 ausübt, der deren Schwingbewegung stören würde. Abgesehen davon kann der Docht 32 aus einem beliebigen von mehreren Werkstoffen hergestellt sein – bspw. Papier, Nylon, Baumwolle, Polypropylen, Glasfasern usw. In einer bevorzugten Form handelt es sich beim Docht 32 um einen Strang Nylon-Chenille-Garn, der auf sich selbst zurückgefaltet ist, wo er die Lochplatte berührt. Dadurch erstrecken sich sehr dünne Fasern des Strangs zur Plattenoberfläche hinauf. Diese sehr dünnen Fasern erzeugen eine Kapillarwirkung, so dass Flüssigkeit zur Lochplatte gefördert wird; sie üben aber auf die Platte keine wesentliche Kraft auf, die deren Schwingbewegung stören würde.
Der Teil des oberen Endes des Dochts 32, der sich unter der Lochplatte 14 zwischen den größeren Löchern 22 und den Öffnungen 20 erstreckt, bringt die Löcher und Öffnungen in eine kapillare Strömungsverbindung mit einander entlang der Plattenunterseite. Der Effekt dieser Anordnung wird im Folgenden diskutiert.
Es ist einzusehen, dass auch ein anderer Flüssigkeitsleiter als ein Docht einsetzbar ist; daher soll das Wort "Docht", wie es hier benutzt ist, solche andersartigen kapillaren Flüssigkeitsleit- bzw. -hebeeinrichtungen mit einschließen.
Im Betrieb des Zerstäubers saugt der Docht 32 bzw. die andere Flüssigkeitsleiteinrichtung mittels des Kapillareffekts Flüssigkeit 31 aus dem Vorratsbehälter 30 aufwärts in die Berührung mit der Lochplatte 14 im Bereich der Zerstäuberöffnungen 20.
Gleichzeitig werden elektrische Wechselspannungen aus einer externen Quelle über die Zuleitungen 26, 28 an die elektrisch leitfähigen Überzüge auf der Oberund der Unterseite des Betätigungselements 10 gelegt. Dadurch entsteht im Material des Betätigungselements ein piezoelektrischer Effekt, in Folge dessen das Material radial expandiert und kontrahiert. Im Ergebnis nimmt der Durchmesser des Mittenlochs 12 entsprechend diesen Wechselspannungen zu und ab. Mit diesen Durchmesseränderungen wird als Radialkräfte die Lochplatte 14 beaufschlagt, deren gewölbter Mittenbereich 16 auf und ab schwingt. Dabei entsteht eine Pumpwirkung auf die Flüssigkeit, die der Docht 32 aufwärts an die Unterseite der Platte 14 gesaugt hatte. Die Kapillarwirkung des Dochts hält die Flüssigkeit an der Unterseite der Lochplatte 14, so dass die Flüssigkeit 31 von den Schwingungen der Platte aufwärts durch die Öffnungen 20 gedrückt und in Form zerteilter aerosolierte Flüssigkeitsteilchen von der Plattenoberseite in die Atmosphäre abgeworfen wird.
Es wird jedoch nicht die gesamte durch die Öffnungen 20 gepumpte Flüssigkeit abgeworfen; eine kleine Menge der Flüssigkeit verbleibt auf der Oberseite der Lochplatte. Diese nicht abgeworfene Flüssigkeit fließt seitlich vom gewölbten Mittenbereich 16 in dem vom Mittenloch 12 des Betätigungselements umgebenen Bereich ab. Im Ergebnis sammelt sich im Flanschbereich 18 der Lochplatte 14 Flüssigkeit an und stört deren Biege- und Pumpverhalten.
Dieses Problem ist in der vorliegenden Erfindung überwunden, indem bei ihr nicht abgeworfene Flüssigkeit durch die größeren Löcher 22 abwärts auf das obere Ende des Dochts 32 geleitet wird, das, wie bereits festgestellt, unter diesen größeren Löchern sich seitlich erstreckt. Der Docht seinerseits bringt diese nicht abgeworfene Flüssigkeit entlang der Unterseite der Lochplatte 14 in kapillare Strömungsverbindung mit den Zerstäuberöffnungen 20. Im Ergebnis wird diese Flüssigkeit zurück zu den Öffnungen 20 gezogen und von der Schwingungsbewegung der Lochplatte 14 durch diese Öffnungen zurück gepumpt, um in Form fein zerteilter Flüssigkeitsteilchen von der Plattenoberseite abgeworfen zu werden.
Die Flüssigkeit, die durch die größeren Löcher 22 abwärts hindurch tritt, will das obere Ende des Dochts 32 stärker sättigen; sie verringert damit dessen Fähigkeit, zusätzliche Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter 30 anzusaugen, mindestens so lange, bis die Flüssigkeit aus den größeren Löchern durch die Zerstäuberöffnungen 20 wieder zurück gepumpt worden ist. An diesem Punkt nimmt die Sättigung des oberen Dochtendes wieder ab, so dass der Docht weitere Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter ansaugen kann.
Es ist einzusehen, dass die oben beschriebene Anordnung einen Selbstregulierungseffekt erbringt, der ein Fluten im oberen Bereich des Vorratsbehälters 30 verhindert. Dies ist wichtig, um Leckagen und Flüssigkeitsverluste aus dem Zerstäuber zu verhindern. Weiterhin ist, damit die Flüssigkeit effektiv aus dem Vorratsbehälter 30 aufwärts angesaugt werden kann, dieser in seinem oberen Bereich mit einer Lüftungsöffnung 34 versehen. Da nicht abgeworfene Flüssigkeit auf der Unterseite der Lochplatte 14 geleitet wird, kann sie mit der Lüftungsöffnung 34 nicht in Berührung geraten und sie nicht verstopfen.
GEWERBLICHE ANWENDBARKEIT
Die erfindungsgemäße Zerstäuberanordnung erlaubt, Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter wirkungsvoll und stetig zu zerstäuben, ohne dass sie sich im Zerstäuberelement stauen kann. Weiterhin ermöglicht die Erfindung Flüssigkeit, die der Zerstäuber nicht zerstäubt hat, ohne Verschütten oder Verschwendung erneut durch die Zerstäubereinrichtung zu führen. Die Einrichtungen, mit denen dies erreicht wird, sind einfach und kostengünstig auszuführen.

Claims

Zerstäuberanordnung mit: einer allgemein horizontal sich erstreckenden Platte mit einem erhöhten Bereich angrenzend an einen tiefer liegenden Bereich, wobei die Platte mit mindestens einer durchgehenden Zerstäuberöffnung im erhöhten Bereich ausgebildet ist; und einem Schwing-Betätigungselement, das mit der Platte verbunden ist, um sie auf- und abwärts schwingen zu lassen, wobei ein Flüssigkeitleitelement angeordnet ist, um Flüssigkeit aus einem Vorratsbehälter zur Unterseite des erhöhten Bereichs der Lochplatte zu leiten; gekennzeichnet durch mindestens eine Abflussöffnung, die durch die Platte in deren tiefer liegendem Bereich verläuft und die erheblich größer ist als die Zerstäuberöffnung, damit Flüssigkeit frei durch erstere hindurch fließen kann.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1, deren Schwing-Betätigungselement ein ringförmiges piezoelektrisches Element ist, das bei Erregung durch an seine Ober- und Unterseite gelegte Wechselspannungen in radialen Richtungen expandiert und kontrahiert, und deren Lochplatte sich über eine Mittenöffnung im piezoelektrischen Element erstreckt und am Rand des tiefer liegenden Bereichs um die Mittenöffnung herum am piezolelektrischen Element festgelegt ist, wobei die radiale Expansion und Kontraktion des piezoelektrischen Elements eine Auf- und Abwärtsbewegung des erhöhten Bereiches bewirkt.
Zerstäuberanordnung mit einer Platte mit einer Zerstäuberöffnung; einem Schwing-Betätigungselement, das mit der Platte verbunden ist, um diese schwingen zu lassen; und einem Flüssigkeits-Vorratsbehälter; gekennzeichnet durch ein Flüssigkeit-Leitelement des Kapillartyps, das sich aus dem Vorratsbehälter und mit einem Ende an die Zerstäuberöffnung der Platte erstreckt, wobei das Flüssigkeitleitelement Flüssigkeit aus dem Vorratsbehälter in die Strömungsverbindung mit der Zerstäuberöffnung zieht derart, dass die Flüssigkeit durch die Schwingungen der Platte durch die Zerstäuberöffnung gepumpt und in Form fein zerteilter Flüssigkeitsteilchen von der oberen Plattenseite abgeworfen wird; wobei in der Platte in einem von der Zerstäuberöffnung entfernten Bereich mindestens eine größere Öffnung ausgebildet ist, durch die nicht von der anderen Plattenseite abgeworfene Flüssigkeit frei hindurch fließen kann, wobei die größere Öffnung sich an einer solchen Stelle befindet, dass durch sie hindurch tretende Flüssigkeit auf das obere Ende des Flüssigkeitleitelements und in die kapillare Strömungsverbindung mit der Zerstäuberöffnung entlang der einen Plattenseite geleitet wird, um durch die Zerstäuberöffnung zurück gepumpt und in Form fein zerteilter Flüssigkeitsteilchen von der anderen Plattenseite abgeworfen zu werden.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 3, bei der die Platte sich in einer allgemein horizontalen Richtung erstreckt und mit einem erhöhten Bereich, der die Zerstäuberöffnung enthält, und mit einem tiefer liegenden Bereich ausgebildet ist, der die größere Öffnung enthält.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei dem die Platte eine Vielzahl von Zerstäuberöffnungen enthält.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei der die Platte mindestens zwei der größeren Löcher versetzt von einander enthält.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 6, bei der die Öffnungen diametral von einander versetzt sind.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 3, bei der das oberen Ende des kapillar wirkenden Flüssigkeitleitelements sich unter die Zerstäuberöffnung und das größere Loch erstreckt.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei der das Flüssigkeitleitelement ein Docht ist.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei der das Schwingungen erteilende Betätigungselement ein ringförmiges piezoelektrisches Betätigungselement mit einem Mittenloch ist, wobei die Platte sich über das Mittenloch erstreckt.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 1 oder 3, bei der die Platte in einem Mittenbereich derselben mit einer Wölbung ausgeführt und die Zerstäuberöffnung in der Wölbung ausgebildet ist.
Zerstäuberanordnung nach Anspruch 11, bei der das größere Loch in einem an die Wölbung angrenzenden Plattenbereich ausgebildet ist.
Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit mit folgenden Schritten: Bereitstellen einer Lochplatte mit mindestens einer Zerstäuberöffnung; und Schwingenlassen der Platte mindestens im Bereich der Zerstäuberöffnung, so dass in Folge der Plattenschwingungen Flüssigkeit durch die Zerstäuberöffnung gepumpt und von der anderen Plattenseite in Form fein zerteilter Teilchen abgeworfen wird; dadurch gekennzeichnet, dass man die Flüssigkeit kapillar durch ein Flüssigkeitsleitelement des Kapillartyps ausgibt, das sich aus einem Flüssigkeits-Vorratsbehälter an einen Ort an der Zerstäuberöffnung auf einer Plattenseite erstreckt; und die nicht von der Platte abgeworfene Flüssigkeit durch mindestens ein größeres Loch in der Platte zurück fließen lässt, das sich an einer von der Zerstäuberöffnung versetzten Stelle befindet, und durch Kapillarwirkung auf der einen Plattenseite zwecks weiterer Zerstäubung zurück zur Zerstäuberöffnung leitet.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem man die Platte in einer allgemein horizontalen Richtung sich erstreckend hält und nicht von der Platte abgeworfene Flüssigkeit zu dem größeren Loch hin fließen lässt.
Verfahren nach Anspruch 13, bei dem man die Platte mittels eines ringförmigen piezoelektrischen Betätigungselements in Schwingungen versetzt, das eine Mittenöffnung enthält, über die die Platte sich erstreckt.