DE2741996C3

DE2741996C3 - Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeitsstrahlen oder -tropfen

Info

Publication number: DE2741996C3
Application number: DE19772741996
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Ing. 3200 Hildesheim Proelss
Original assignee: Stettner & Co 8560 Lauf
Current assignee: Stettner & Co 8560 Lauf
Priority date: 1977-09-17
Filing date: 1977-09-17
Publication date: 1981-01-15
Also published as: DE2741996B2; DE2741996A1

Description

Die vorliegende Erfindung b^ieht sich auf eine Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeitsstrahlen oder -tropfen unter Verwendung eines Ultraschall-Erzeugers mit Schallwandler die zur Aufnahme eines die Flüssigkeit tragenden Gasstromes einen Strömungskanal aufweist.

Eine derartige Vorrichtung >st beispielsweise bekannt «us der GB-PS 15 20 137. Bei dieser Vorrichtung ist im Strömungskanal ein axial zur Strömungsrichtung «ngeordneter rohrförmiger Ultraschallschwinger vorgesehen, der an einem durch die Wand des Strömungskanals hindurchragenden Schwingungsübertrager befestigt ist. Der Ultraschallschwinger wird so erregt, daß die Rohrwand zu Biegeschwingungen angeregt wird. Durch eine besondere Vorrichtung wird die zu zerstäubende Flüssigkeit direkt auf die innere und/oder die äußere Oberfläche des Ultraschallschwingel -Rohres geleitet.

Bei einer anderen aus der US-PS 24 14 494 bekannten Vorrichtung der genannten Art ist im Strömungskanal eine von der Seitenwand her in Schwingungen versetzbare Platte vorgesehen, deren Ebene in Achsrichtung des Strömungskanals verläuft.

Mit der vorliegenden Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Zerstäubungsvorrichtung so zu gestallen, daß mit geringem Aufwand und billigen aber mechanisch stabilen Ultraschan-Erzeugern eine hohe ZerstäuberieistUng Und eine sehr ferne Zerstäubung von vorzugsweise kleiner als 5 μίτι erzeugt werden kärtm

Erfindungsgemäß wird dies dadurch ermöglicht, daß im Strömungskärtäi ein scheiben- öder plattenförmiger Schallerzeuger als Dickenschwinger mit einem auf der der Strömürigsrichtüng entgegürigericihteteh Seite angeordneten Schallwandlef Vorgesehen ist, dessen Abstrahlrichtung und damit die erzeugten Schallwellen im. wesentlichen in Richtung des Strömungskanals verlaufen und daß die Fläche des Ultraschall-Erzeugers mit Schallwandler kleiner ist als der Querschnitt des Strömungskanals an der Stelle der gegenseitigen Zuordnung.

Durch diese Maßnahme wird einerseits erreicht, daß die zu zerstäubenden Partikel auf dem Zerstäuber auftreffen und gleichzeitig wird durch den Schallwandlcr eine hohe Energiedichte im Auftreffbereich erhalten.

Besonders zweckmäßig ist es, eine vorherige Grobzerstäubung vorzunehmen, wobei eine möglichst gleichmäßige Verteilung der Flüssigkeitstropfen im Gasstrom vorhanden iit Hierdurch wird die Zerstäubung in kleinste Partikel beschleunigt, so daß sehr große Flüssigkeitsmengen pro Zeiteinheit zu kleinsten Partikeln zerstäubt werden können. Gegebenenfalls können beide Zerstäubungsarten in einer gemeinsamen Vorrichtung angewendet werden. Wird für die Grobzerstäubung das Vergaserprinzips verwendet, wie es in der Automobiltechnik üblich ist, dann ist eine Feinzerstäubung bei Anwendung der Erfindung mit sehr geringem Energieaufwand möglich.

Weitere vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung sind nachfolgend anhand eines in der Zeichnung veranschaulichten Ausführungsbeispiels beschrieben.

Mit 1 ist ein Gehäuse bezeichnet in dem ein Strömungskanal 2 z. B. mit durchgehend konstantem Querschnitt vorgesehen ist. Von der Einströmungsöffnung 3 her können Flüssigkeitsstrahlen oder Flüssigkeitstropfen 4 beispielsweise aus einem Lochsieb oder einer oder mehreren Düsen, z. B. Vergaserdüsen, in den Strömungskanal 2 eintreten. Im Zuge des Strömungskanals 2 ist eine Querschnittserweiterung 5 vorgesehen, in deren Bereich, vorzugsweise an der Stelle des größten Querschnitts, ein ring- oder plattenförmiger Schallerzeuger 6 angeordnet ist, dessen Fläche wenigstens annähernd senkrecht zum Strömungskanal 2 verläuft. Zweckmäßig ist der Schallerzeu?er 6 zentrisch im Strömungskanal 2 bzw. der Erweitaiung 5 angeordnet und seine Fläche ist kleiner als der Querschnitt der Erweiterung 5, jedoch vorteilhaft nur wenig kleinen oder etwa genauso groß, oder vorzugsweise größer als der Querschnitt des Strömungskanals 2 vor der Erweiterung 5. Hierdurch soll erreicht werden, daß möglichst viele zu zerstäubende Partikel auf die Oberfläche des Schallerzeugers 6 oder dem mit diesem gekoppelten oder verbundenen, dem Gasstrom zugewandten Schallwandler 7 auftreffen. Durch die Berührung mit dieser mit einer Frequenz von zweckmäßig über 100 kHz, insbesondere ca. 2 MHz. in Richtung des Strömungskanals 2 schwingenden Oberfläche des Echallerzeugers 6 bzw. des Schallwandlers 7, tritt bei entsprechender Aufprall und/oder Schwingungsenergie die Zerstäubung der Partikel 4 ein.

Die der Strömungsrichtung entgegengerichtete Oberfläche 8 des Schallwandlers 7 besitzt die Form eines flächigen Kegelstumpfes oder einer flachen /j-eckigen Pyramide. Der Schallerzeuger 6 ist als Dickenschwinger ausgebildet und besteht vorteilhafi aus Piezokeramik. Der Schallwandler 7 kann aus Aluminium bestehen und bildet mildem Schällerzeüger 6 eine bauliche Einheit Das Gänze ist auf einer Trägerplatte 9 montiert, die mittels Streben 10 im Strömungskanal 2 fixiert ist

Zwischen Schallerzeuger 6 und Trägerplatte 9 kann, falls erforderlich, eine elektrische Isolation Il vorgesehen sein.

In dem vom Schallerzeuger 6 erzeugten Schallfeld kann die Flüssigkeit bzw, die Flüssigkeitspartikel 4 zu kleinsten Tropfen bis zur Nebelbildung zerstäubt werden, wenn die Schallenergie entsprechend bemessen wird. Dies wird insbesondere dann erreicht, wenn die Geschwindigkeit, mit der die Gasmoleküle im Schallfeld zu Schwingungen angeregt werden, gleich oder vorzugsweise größer ist als-die Schallgeschwindigkeit in dem betreffenden Gas, bei Luft also 5; 330 m/sec. bei Normalbedingungen. Bei Anwendung geringer Energie wird dies erfindungsgemäß mittels des Schallwandlers 7 erreicht

Bei der Anwendung der Erfindung als Vergaser für Verbrennungsmotoren, d, h, für die Zerstäubung von Benzin, wird um mit sehr geringer Energie zur Feinstzerstäubung auszukommen, das Benzin zunächst grob zerstäubt, z.B. mittels der bisherigen Art der Anwendung von Unterdruck und Anordnung einer Düse 12 in einem Staurohr 13, Durch die Feinstzerstäubung des Kraftstoffes für Verbrennungsmotoren wird die Verbrennung wesentlich verbessert und damit der Ausstoß giftiger Abgase, wie Kohlenmonoxid und Stickstoffoxide, vermindert und der Wirkungsgrad erhöht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeitsstrahlen oder -tropfen unter Verwendung eines Ultraschall-Erzeugers mit Schallwandler, die zur Aufnahme eines die Flüssigkeit tragenden Gasstro- * mes einen Strömungskanal aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Strömungskanal ein scheiben- oder plattenförmiger Schallerzeuger als Dickenschwinger mit einem auf der der Strömungs- to richtung entgegengerichteten Seite angeordneten Schallwandler vorgesehen ist, dessen Abstrahlrichtung und damit die erzeugten Schallwellen im wesentlichen in Richtung des Strömungskanals verlaufen und daß die Fläche des Ultraschall-Erzeu- is gers mit Schallwandler kleiner ist als der Querschnitt des Strömungskanals an der Stelle der gegenseitigen Zuordnung.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungskanal zur Aufnahme des Ultrascheif-Erzeugers mit Wandler erweitert und nach der Erweiterung wieder verengt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Strömungsrichtung entgegengerichtete Oberfläche des Schallwandlers die Form eines flachen Kegelstumpes aufweist

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die der Strömungsrichtung entgegengerichtete Oberfläche des Schallwandlers die Form einer flachen n-eckigen Pyramide aufweist.