DE1003147B

DE1003147B - Einrichtung zum Zerstaeuben von Fluessigkeiten

Info

Publication number: DE1003147B
Application number: DES34869A
Authority: DE
Inventors: Dr Rolf Esche
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1953-08-19
Filing date: 1953-08-19
Publication date: 1957-02-21

Description

DEUTSCHES

Es ist bekannt, Flüssigkeiten unter Einwirkung von Schall- bzw. Ultraschallschwingungen zu zerstäuben. Die Flüssigkeit wird hierzu im allgemeinen in geringer Schichthöhe auf eine schwingende· Fläche gebracht. Es lassen sich hiermit Nebel sowohl bei. leicht verdampfenden wie auch schwer verdampfenden Flüssigkeiten erzeugen, jedoch ist es bei schwer verdampfenden Flüssigkeiten notwenig, die Schwingungsenergie wesentlich zu erhöhen.

. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten unter Einwirkung von Ultraschall und hat . insbesondere zur Aufgabe, die Einrichtung so auszubilden, daß sie für eine Vielzahl von Flüssigkeiten verschiedener Zähigkeit und verschiedener Verdämpfungspunkte bei verhältnismäßig gutem Wirkungsgrad verwendbar ist.

Bei der Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten nach der Erfindung unter Einwirkung von Ultraschall wird ein an sich bekannter Ultraschallhohlschwinger mit einem Konvergenzpunkt erfindungsgemäß in der Weise verwendet, daß der Konvergenzpunkt unterhalb des Spiegels der zu zerstäubenden Flüssigkeit liegt und die Konvergenzrichtung des Schwingers aufwärts oder annähernd aufwärts gerichtet ist. Hierdurch wird ein wesentlich günstigeres Zerstäuben erreicht, als wenn der Konvergenzpunkt beispielsweise an der Oberfläche der zu zerstäubenden Flüssigkeit oder gar weit darunter liegt.

Der genaue Abstand des Konvergenzpunktes vom Flüssigkeitsspiegel ist zwar von der Zähigkeit und dem Verdampfungspunkt der zu zerstäubenden Flüssigkeit abhängig, läßt sich aber verhältnismäßig leicht experimentell bestimmen. Außerdem kann durch Verschiebung des Punktes die Art des Flüssigkeitsnebels verändert werden. In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann daher die Einrichtung zum Zerstäuben so ausgebildet werden, daß der Konvergenzpunkt den Kennziffern der jeweils verwendeten Flüssigkeit und der Art des Flüssigkeitsnebels entsprechend einstellbar ist. Dies kann durch Verwendung von Hohlschwingern verschiedener Krümmung erreicht werden. Auch ist es möglich, Linsen oder Spiegel zur Bündelung bzw. Konzentrierung der Ultraschallwellen vorzusehen, wobei durch entsprechende Bemessung der Linsen der Konvergenzpunkt variierbar ist. Ferner ist es möglich, zwischen der Zerstäubungsflüssigkeit und dem Schwingungserzeuger ein Kopphingsmedium, z. B. eine Flüssigkeit, vorzusehen, wobei z. B. durch Veränderung des Flüssigkeitsspiegels der Kopplungsflüssigkeit auch die Relativlage zwischen Spiegel der zu zerstäubenden Flüssigkeit und Konvergenzpunkt verändert werden kann.

Einrichtung zum Zerstäuben
von Flüssigkeiten

Anmelder:

Siemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,

Berlin und Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Rolf Esche, Erlangen,
ist als Erfinder genannt worden

An Hand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zum Zerstäuben

----- dargestellt, bei der in einem zylinderförmigen Gefäß 1 der Boden 2 von einem halbkugelförtnigen Hohlschwinger gebildet wird, der als piezoelektrischer, insbesondere keramischer Schwinger, in an sich bekannter Weise beidseitig mit Elektroden, versehen ist, die von einem nicht näher dargestellten Hochfrequenzgenerator gespeist werden. Die zu zerstäubende Flüssigkeit 3 ist so weit in das Gefäß eingefüllt, daß der Flüssigkeitsspiegel 4 um die Größe d unterhalb des Konvergenzpunktes des Schwingers liegt. Die Größe d ist von den Konstanten der zu zerstäubenden Flüssigkeit und der Art des gewünschten Nebels abhängig und daher vorteilhaft einstellbar.
Fig. 2 zeigt eine ähnliche Anordnung. Bei dieser

Einrichtung ist die zu zerstäubende Flüssigkeit 13 oberhalb einer Kopplungsflüssigkeit 14 angeordnet, wobei die zu zerstäubende Flüssigkeit durch eine Membran 15 abgeteilt ist. Es ist hierbei möglich, die Membran in der Höhe des Konvergenzpunktes des Ultraschallfeldes anzuordnen. Um jedoch allen Anforderungen gerecht werden ζ« können, empfiehlt es sich, die Membran in ihrer Lage und entsprechend die Kopplungsflüssigkeitsmenge veränderlich zu machen, so daß gegebenenfalls der Konvergenzpunkt in ver-

änderlichem Abstand zu der Membran liegen kann. Diese Membran kann auch — wie es in Fig. 3 dargestellt ist — so geformt sein, daß nur eine kleine Menge der Kopplungsflüssigkeit in die Umgebung des Schallbrennpunktes gebracht zu werden braucht.

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Ein besonderer Unterschied der beiden Ausführungsbeispiele besteht in dter Bemessiung des Hohlschwingens.

In Anordnungen nach Fig. 1 tragen zur Zerstäubung nur die senkrecht zur Flüssigkeitsoberfläche stehenden Strahlen bei, während sich die mehr oder •minder waagerecht verlaufenden Strahlen zum 'mindesten teilweise _:. hinsichtlich . ihrer Zerstäubungswirkung gegenseitig aufheben. Ein zu schwach gekrümmter Schwinger dagegen würde nur eine minimale Wirkung haben. Es ist daher weiterhin eine ■Erkenntnis der- Erfindung, daß sich ein optimaler Wirkungsgrad¹ erreichen läßt, wenn der Scheitelwinkel etwa um 90° liegt. Diese Bemessung ist in Fig. 2 verwirklicht.

Selbstverständlich kann an die Stelle des. flüssigen Kopplunigsmedi.ums auch ein festes treten. Auch ist es möglich, die Membran lediglich schwimmend auf dem Kopplungsmedi.um anzuordnen, so daß durch Veränderung der Kopplungsflüssigkeitsmenge die relative Lage zwischen Spiegel der zu zerstäubenden Oberfläche und dem Konvergenzpunkt veränderbar ist. Schließlich ist auch der Hohlschwinger nicht auf die Halbkugelform beschränkt; beispielsweise kann ein halbzylindrischer Hohlschwinger verwendet werden, dessen Konvergenzlinie gewissermaßen eine Aneinanderreihung von unendlich vielen Konvergenzpunkten darstellt.

Bei den bisher beschriebenen Einrichtungen wird jeweils der Konvergenzpunkt des Schwingers in gleicher Lage gehalten, während durch Änderung des Flüssigkeksspiegels die zweckmäßigste Relativlage zwischen Konvergenzpunkt und Flüssigkeitsspiegel eingestellt wird. Selbstverständlich ist es aber auch möglich, mit an sich bekannten Mitteln, insbesondere mit linsenartigen Vorrichtungen, eine derartige Brechung der Ultrasehallschwingungen zu erzwingen, daß der Konvergenzpunkt höher oder tiefer — verglichen mit der Normallage ohne zusätzliche Vorrichtungen — zu liegen kommt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zum Zerstäuben von Flüssigkeiten unter Einwirkung von Ultraschall, gekennzeichnet durch die Verwendung eines an sich bekannten Ultraschallhohlschwingers mit einem Konvergenzpunkt in der Weise, daß der Konvergenzpunkt unterhalb des Spiegels der zu zerstäubenden Flüssigkeit liegt und die Konvergenzrichtung des. Schwingers aufwärts oder annähernd aufwärts gerichtet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1 zur wahlweisen Verwendung für Flüssigkeiten verschiedener Zähigkeit und bzw. oder Verdampfungspunkte, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erreichen einer optimalen Zerstäubung der Konvergenzpunkt und der Spiegel der zu zerstäubenden Flüssigkeit relativ zueinander verstellbar sind.

3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Schwinger und zu zerstäubender Flüssigkeit ein Kopplungsmedium vorzugsweise veränderlicher Menge angeordnet und das Kopplungsmedium von der zu zerstäubenden Flüssigkeit beispielsweise durch eine schwingfähige Membran od. dgl. getrennt ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem der folgenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daß der Scheitelwinkel des Schwingers ungefähr 90° beträgt.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran mit einer den Konvergenzpunkt umschließenden Einbuchtung ziur Aufnahme der zu zerstäubenden Flüssigkeit versehen ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder einem dier folgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung der Relativlage von Flüssigkeitsspiegel und Konvergenzpunkt eine linsenartige Vorrichtung am Ultraschällschwinger vorgesehen ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen