DE10217927B4 - Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols - Google Patents
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Abstract
Einrichtung
zur Erzeugung eines Aerosols aus einem Gas, vorzugsweise Luft, und
einer Flüssigkeit,
vorzugsweise Öl,
durch Verwirbelung in mindestens einer in einem Aerosol-Druckbehälter (1)
angeordneten Verwirbelungsdüse
(5) und einer Differenzdruck-Fühleinrichtung
(22), die die Differenz des Druckes in der Leitung (16) zur Zuführung des
Gases und des Druckes in dem Aerosol-Druckbehälter (1) ermittelt und in Abhängigkeit
davon die Zufuhr des Gases zu der Verwirbelungsdüse (5) ein- oder ausschaltet,
dadurch gekennzeichnet, dass in dem Aerosol-Druckbehälter (1) eine Mehrzahl (4)
von Verwirbelungsdüsen
(5) vorgesehen ist, die voneinander unabhängig über Ventile (21) ansteuerbar
sind, und dass eine Steuereinheit (18) aus dem Messsignal der Differenzdruck-Fühleinrichtung
(22) eine solche Zusammenstellung der Verwirbelungsdüsen (5)
ermittelt und diese ansteuert, dass der Druck im Aerosol-Druckbehälter (1)
ohne Drosselung der Verwirbelungsdüsen (5) auf einem angestrebten Niveau
gehalten wird.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols aus einem Gas, vorzugsweise Luft, und einer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, durch Verwirbelung in mindestens einer in einem Aerosol-Druckbehälter angeordneten Düse und mit einer Differenzdruck-Fühleinrichtung, die die Differenz des Druckes in der Leitung zur Zuführung des Gases und des Druckes in dem Aerosol-Druckbehälter ermittelt und in Abhängigkeit davon die Zufuhr des Gases zu der Düse ein- oder ausschaltet.
- Eine derartige Einrichtung ist bereits vorgeschlagen worden (
DE 101 39 950 A1 ). Das erzeugte Aerosol steht im Aerosol-Druckbehälter über einem Flüssigkeitsspiegel mit einem bestimmten Druck zur Verfügung z.B. zum Schmieren und Kühlen von spanenden Werkzeugen in Dreh- oder Fräsmaschinen. Bei der genannten Vorrichtung dient die Differenzdruck-Fühlrichtung dazu, die Zufuhr von Öl und die Zufuhr von unter Druck stehender Luft abzuschalten, wenn der Differenzdruck einen bestimmten Mindestwert unterschreitet. Diese Einrichtung ist aber nicht in der Lage, Schwankungen der Druckluftversorgung auszuregeln. Sie ist ferner instabil. So hat sich gezeigt, dass der Behälterinnendruck bei geringer Entnamevolumina um etwa 1,5 bar schwanken kann, so dass er zwischen 2,5 bar und 4 bar liegt. Diesen Schwankungen unterliegt dann aber auch die dem Verbraucher zugeführte Aerosolmenge. Das ist unerwünscht. - Die optimale Versprühwirkung einer Verwirbelungsdüse, bei der Aerosol mit minimaler Teilchengröße erzeugt wird, hängt von der Bauart der Verwirbelungsdüsen ab und wird bei einer bestimmten Strömungsgeschwindigkeit der Verwirbelungsluft bzw. einem bestimmten Luftdurchsatz erreicht. Bei der oben genannten Vorrichtung arbeitet die Verwirbelungsdüse gegen den Innendruck des Aerosol-Druckbehälters. Somit wird der Luftdurchsatz von der Druckdifferenz zwischen zugeführter Druckluft und Innendruck des Aerosol-Druckbehälters bestimmt, ändert sich also mit dieser. Es hat sich nun gezeigt, dass bei der oben genannten Vorrichtung, insbesondere bei stark schwankender Entnahme von Aerosol, die Verwirbelungsdüse sehr oft nicht in ihrem optimalen Bereich, der bspw. bei einer Druckdifferenz von etwa 2 bar liegt, arbeitet. Das führt dann dazu, dass das erzeugte Aerosol nicht die angestrebte minimale Teilchengröße aufweist. Es besteht dann die Gefahr, dass es sich auf dem Weg zur Einsatzstelle zum Teil entmischt. Das hat zur Folge, dass sich. Flüssigkeit in den Leitungen niederschlägt, in Leitungssenken die Strömung des Aerosols absperrende Tropfen bildet und an der Einsatzstelle nicht oder nicht in der erforderlichen Menge zur Verfügung steht.
- Der Erfindung war demgemäß die Aufgabe gestellt, eine Möglichkeit anzugeben, mit der in allen Betriebsbedingungen des Aerosolgerätes optimales Aerosol erzeugbar ist. Sie löst diese Aufgabe dadurch, daß eine Einrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vorgesehen wird, die somit ein Register hinsichtlich ihres optimalen Durchsatzvolumens abgestufter, unabhängig voneinander einzeln oder gemeinsam betreibbarer Verwirbelungsdüsen vorsieht und die ungedrosselte Beaufschlagung der Verwirbelungsdüsen mit Druckluft durch Ventile steuert. Damit wird der Vorteil erreicht, daß
- – über die Steuervorrichtung jeweils nur diejenige Verwirbelungsdüse oder -düsen in Betrieb setzbar ist/sind, durch deren Durchsatzvofumen der angestrebte Innendruck im Druckbehälter auch bei wechselnder Entnahme von Aerosol aufrecht erhalten wird, die Verwirbelungsdüsen also stets bei zumindest annähernd optimaler Druckdifferenz arbeiten,
- – die Verwirbefungsdüsen stets mit dem vollen Versorgungsdruck der Druckluft beaufschlagt werden und demgemäß stets in ihrem optimalen Arbeitsbereich arbeiten und optimales Aerosol mit geringster Teilchengröße erzeugen.
- Die Figur der Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Aerosolvorrichtung.
- Kernstück der Vorrichtung zum Erzeugen von Aerosol ist ein Aerosol-Druckbehälter
1 , der bis zu einer gewissen Höhe mit dem flüssigen Medium2 , vorzugsweise Öl, gefüllt ist, aus der das Aerosol hergestellt werden soll. In dem Raum3 über dem Flüssigkeitsspiegel ist, ein Register4 von Verwirbelung-(Venturi-, Injektor-)düsen5 angeordnet, in denen unter Zufuhr von Druckgas, vorzugsweise Druckluft, das Medium zu feinen Tröpfchen verwirbelt wird, die vom Druckgas getragen werden und das Aerosol bilden. Im dargestellten Beispiel besteht das Register4 aus fünf Verwirbelungsdüsen5 – es versteht sich, daß es auch aus weniger oder mehr Düsen bestehen kann. - Der Aerosol-Druckbehälter
1 kann einen Füllstandsfühler6 aufweisen, der bei einem Absinken des Medium-Spiegels im Druckbehälter über eine Steuervorrichtung7 einen Motor8 einschaltet, der über eine Pumpe9 Medium aus einem Vorratsbehälter10 in den Druckbehälter fördert. - Das Register
4 von Verwirbelungsdüsen5 besteht aus Düsen unterschiedlichen, auf den optimalen Arbeitspunkt der Düsen bezogenen Nenn-Durchsatzvolumens. Die Nenn-Durchsatzvolumina der Düsen entsprechen vorzugsweise einer geometrischen Folge, sie stehen bspw. im Verhältnis 1:2:4:8:16. Mit diesem Register4 von Verwirbelungsdüsen5 können durch Zu- oder Abschalten von Düsen31 Stufen von Erzeugungsvolumina des Aerosols eingestellt werden. - Das Medium wird aus dem Aerosol-Druckbehälter
1 über eine Zuleitung11 , in der ein Durchflußmesser12 angeordnet sein kann, durch die Injektorwirkung der Verwirbelungsdüsen5 in der jeweils benötigten Menge angesaugt. Der Zufluß von Medium wird also in der Regel nicht gedrosselt, die Verwirbelungsdüsen saugen die für ihre Verwirbelungsarbeit optimale Mediummenge selbst und selbstregulierend an. - Die benötigte Druckluft kann von einer Druckquelle
15 über eine Druckluftleitung16 zugeführt werden, die hier durch einen Motor13 und eine Pumpe14 angedeutet ist. Meist ist jedoch ein Druckluftnetz vorhanden, aus dem die Aerosolvorrichtung gespeist wird. - Eine Steuervorrichtung
17 enthält eine Steuereinheit18 , mittels der über Steuerleitungen19 eine Batterie20 gesonderter und getrennt steuerbarer, gleichartiger 2/2-Wegeventile21 beaufschlagbar ist. Die Steuereinheit18 wird ihrerseits von einer Differenzdruck-Vorrichtung22 beaufschlagt, die über Leitungen23 mit einem mit dem Inneren des Druckbehälters1 in Verbindung stehenden Druckfühler24 und einem mit der Druckluftleitung16 in Verbindung stehenden Druckfühler25 verbunden ist. Die Steuereinheit18 enthält einen Steuerungs-Algorithmus, mittels dessen aus dem Meßsignal der Differenzdruck-Vorrichtung22 , also der Druckdifferenz zwischen der Druckluftleitung16 und dem Druckbehälter1 diejenige Zusammenstellung in ihrem optimalen Arbeitsbereich wirksamer Verwirbelungsdüsen5 ermittelt und über die 2/2-Wegeventile21 angesteuert werden, mittels denen der Innendruck im Druckbehälter auch bei wechselnder Entnahme von Aerosol auf dem angestrebten Niveau gehalten werden kann. Die Zufuhr von Druckluft zu den Düsen5 erfolgt ungedrosselt, sie werden also stets mit dem vollen, optimalen Druck beaufschlagt, so daß sie stets in ihrem optimalen Arbeitsbereich wirksam sind. - Das erzeugte Aerosol steht im Aerosol-Druckbehälter
1 über dem Flüssigkeitsspiegel unter Druck zum Einsatz zur Verfügung, bspw. zum Schmieren und Kühlen von spanenden Werkzeugen in Dreh- oder Fräsmaschinen. Es kann über eine oder mehrere Entnahmeleitungen26 abgeführt werden. Den Entnahmeleitungen26 sind gitterkorbartige Abscheidevorrichtungen27 vorgeschaltet, in denen zu große Aerosolpartikel abgeschieden werden. - Wenn der Steuereinheit
18 der Steuervorrichtung17 von der Differenzdruck-Vorrichtung22 ein Ansteigen des Innendruckes im Druckbehälter1 über den vorgesehenen Sollwert oder ein Unterschreiten der Mindest-Druckdifferenz gemeldet wird, paßt sie den Betrieb der Verwirbelungdüsen5 durch Umsteuern der 2/2-Wegeventile21 über die Leitungen19 an. So schaltet sie bspw. bei ansteigendem Druck im Druckbehälter1 Verwirbelungdüsen5 ab oder geht vom Betrieb von Verwirbelungdüsen mit größerem Durchsatzvolumen auf solche geringeren Durchsatzvolumens über oder umgekehrt. Dadurch kann eine Erzeugung von Aerosol möglichst gleichbleibender Sättigung und gleichbleibender, geringer Teilchengröße bei möglichst konstantem Innendruck des Druckbehälters erreicht werden. - Wie erwähnt, arbeiten die Düsen
5 stets mit optimalem Durchsatz von Medium. Wenn hierbei eine Aerosol-Konzentration entsteht, die für bestimmte Anwendungsfälle zu hoch ist, kann den Entnahmeleitungen26 aerosolfreie Zusatzluft zugeführt werden, durch die die Aerosol-Konzentration herabgesetzt wird. - Hierfür ist eine Einrichtung 28 zum steuerbaren Zuführen von Druckluft vorgesehen, die Ventile
29 und Drosseln30 sowie eine Steuervorrichtung31 umfaßt. Über eine von der Druckluftzuleitung16 ausgehende Zweigleitung32 wird den – im vorliegenden Falle drei – in Teilleitungen33 parallel liegenden Ventilen29 und den mit ihnen jeweils in Reihe liegenden drei Drosseln30 Druckluft zugeführt. Die Drosselwirkung der drei Drosseln30 ist abgestuft. An der Steuervorrichtung31 kann eingestellt werden, welcher Volumenstrom aerosolfreier Zusatzluft – den Entnahmeleitungen26 zugeführt werden soll, die Steuervorrichtung beaufschlagt dementsprechend eines oder mehrere der Ventile29 und öffnet damit den mengenspezifischen Zustrom von Druckluft über eine oder mehrere der Teilleitungen33 . Stromab der Drosseln30 vereinigen sich die Teilleitungen33 wieder und damit die Teilströme und fließen durch Zweigleitungen34 zu den Entnahmeleitungen26 . - Es versteht sich, daß ein Herabsetzen der Mediumkonzentration im Aerosol anstelle des Beimischens von Luft auch dadurch erreicht werden kann, daß das Ansaugen von Medium über die Düsen mittels in deren Zuleitung eingeschalteter, verstellbarer oder zu- und abschaltbarer Drosseln vermindert und das Aerosol dadurch abgemagert werden kann. Auch eine Kombination des Beimischens von Luft und der Drosselung der Mediumzufuhr zu diesem Zweck ist möglich.
-
- 1
- Aerosol-Druckbehälter
- 2
- Medium (Öl)
- 3
- Raum
in
1 - 4
- Register von Verwirbelungsdüsen
- 5
- Verwirbelungsdüsen
- 6
- Füllstandsfühler
- 7
- Steuervorrichtung
- 8
- Motor
- 9
- Pumpe
- 10
- Vorratsbehälter
- 11
- Zuleitung
- 12
- Durchflußmesser
- 13
- Motor
- 14
- Pumpe
- 15
- Druckquelle
- 16
- Druckluftleitung
- 17
- Steuervorrichtung
- 19
- Steuerleitungen
- 20
- Batterie von Wegeventilen
- 21
- Wegeventile
- 22
- Differenzdruck-Vorrichtung
- 23
- Leitungen
- 24, 25
- Druckfühler
- 26
- Entnahmeleitungen
- 27
- Abscheidevorrichtungen
- 28
- Einrichtung zum Zuführen von Druckluft
- 29
- Ventile
- 30
- Drosseln
- 31
- Steuervorrichtung
- 32
- Zweigleitung
- 33
- Teilleitungen
- 34
- Zweigleitungen
Claims (3)
- Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols aus einem Gas, vorzugsweise Luft, und einer Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, durch Verwirbelung in mindestens einer in einem Aerosol-Druckbehälter (
1 ) angeordneten Verwirbelungsdüse (5 ) und einer Differenzdruck-Fühleinrichtung (22 ), die die Differenz des Druckes in der Leitung (16 ) zur Zuführung des Gases und des Druckes in dem Aerosol-Druckbehälter (1 ) ermittelt und in Abhängigkeit davon die Zufuhr des Gases zu der Verwirbelungsdüse (5 ) ein- oder ausschaltet,dadurch gekennzeichnet , dass in dem Aerosol-Druckbehälter (1 ) eine Mehrzahl (4 ) von Verwirbelungsdüsen (5 ) vorgesehen ist, die voneinander unabhängig über Ventile (21 ) ansteuerbar sind, und dass eine Steuereinheit (18 ) aus dem Messsignal der Differenzdruck-Fühleinrichtung (22 ) eine solche Zusammenstellung der Verwirbelungsdüsen (5 ) ermittelt und diese ansteuert, dass der Druck im Aerosol-Druckbehälter (1 ) ohne Drosselung der Verwirbelungsdüsen (5 ) auf einem angestrebten Niveau gehalten wird. - Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Nenn-Durchsatzvolumina der Verwirbelungsdüsen (
5 ) abgestuft sind. - Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einrichtung (
28 ) vorgesehen ist, mit der den Entnahmeleitungen (26 ) des Aerosol-Behälters (1 ) wahlweise aerosolfreies Gas zuführbar ist.
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