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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Zerstäuber für
eine Flüssigkeit, der einen mittels eines komprimierten,
nicht-Verflüssigten Gases unter Druck gesetzten Behälter umfaßt,
wobei der Behälter mit einem Abgabeventil, das eine zusätzliche,
in den Ventilkörper führende Gasentnahme aufweist, und mit
einein Tauchrohr ausgestattet ist.
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US-A-3 131 834 zeigt eine Vorrichtung dieser Art. Wenn das
Treibmittel ein komprimiertes, nicht-verflüssigtes Gas ist,
beispielsweise komprimierte Luft, ist der Druck in dem Behälter
im allgemeinen auf etwa 12 x 10&sup5; Pascal begrenzt. Der Druck in
dem Behälter nimmt im Laufe der Abgabe ab; folglich ist die
Zerstäubung am Ende der Abgabe und ohne zusätzliche Gasentnahme
Im allgemeinen nicht zufriedenstellend, denn der Druck ist für
eine geeignete mechanische Zerstäubung an der Abgabeöffnung
unzureichend, weil der ursprüngliche Druck eine obere Grenze
besitzt. Um das Zerstäuben zu verbessern, wurde daher versucht,
das Ventil mit einer zusätzlichen Gasentnähme zu versehen; aber
mit den bis heute verwendeten, zusätzlichen Gasentnahmen, die
einen Durchmesser von etwa 0,3 bis 0,4 mm besitzen, ist der
Behälter nach einigen Zerstäubungsvorgängen vollständig von dem
komprimierten Gas entleert, das er ursprünglich enthielt. Es
wurde dann versucht, zusätzliche Gasentnahmen mit geringerem
Durchmesser zu verwenden: Es ist aber mechanisch unmöglich,
Löcher oder Öffnungen in industriellem Maßstab herzustellen,
die einen Durchmesser von weniger als etwa 100 bis 150 mm
besitzen und der Druck in dem Behälter nimmt mit einer
zusätzlichen Gasentnahme dieses Durchmessers immer noch sehr schnell
ab.
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Erfindungsgemäß wurde gefunden, daß man die Zerstäubung
mit einem komprimierten, nicht-verflüssigten Gas verbessern
kann, ohne den unter Druck stehenden Behälter zu schnell von
seinem Treibgas zu entleeren, indem in die zusätzliche
Gasentnahme ein Sinterelement oder eine Fritte eingepaßt wird.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist daher ein
Zerstäuber mit einem mittels eines komprimierten,
nicht-verflüssigten Gases unter Druck gesetzten Behälter, wobei der Behälter
mit einem Abgabeventil ausgestattet ist, das eine zusätzliche,
in den Ventilkörper und den Körper eines Tauchrohrs führende
Gasentnahme aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die
zusätzliche Gasentnahme über ein Sinterelement erfolgt, das derartige
Abmessungen und eine solche Porosität aufweist, daß der
Durchfluß des Gases durch das Sinterelement bei einem
Druckunterschied von 10 x l0&sup5; Pascal zwischen 10 und 50 cm³/sec. beträgt,
und daß das zu zerstäubende Produkt das Sinterelement nicht
durchquert.
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Das verwendete Sinterelement besitzt im allgemeinen einen
mittleren Porendurchmesser zwischen 0,1 und 5 um.
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Die Sinterelemente sind in an sich bekannter Weise durch
Wärme- und/oder Drucksintern eines pulverförmigen Materials,
wie z. B. Glas, Keramik, Metall oder Xunststoff, beispielsweise
Polyethylen, erhältlich. Erfindungsgemäß verwendet man
bevorzugt Sinterelemente, die von der Firma "POREX" unter der
Handelsbezeichnung "POROUS PLASTICS" verkauft werden.
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Es wurde festgestellt, daß man durch die Verwendung eines
wie oben definierten Sinterelements in einer zusätzlichen
Gasentnahme eine feinere Zerstäubung erhält, ohne daß sich der
Druck zu schnell verringert. Die Zerstäubung ist umso feiner,
je höher der Durchfluß ist; man kann folglich mit geringeren
Durchf lüssen arbeiten und erhält immer noch eine
zufriedenstellende Zerstäubung. Beispielsweise sind mit einem geringen
Durchfluß von 0,5 g/s Tröpfchen mit einem mittleren Durchmesser
von 75 um erhältlich.
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Der Durchfluß der zusätzlichen Gasentnahme hängt von den
Abmessungen und der Art des Sinterelements ab, d.h. von der
mittleren Wegstrecke, die von dem Gas in dem Sintereleinent
durchlaufen wird, und von der Kontaktoberfläche zwischen dem
Gas und dem Sinterelement. Wenn beispielsweise das
Sinterelement ein Zylinder ist, hängt er von dem Querschnitt und der
Länge dieses Elementes ab.
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Gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung liegt das
Tauchrohr in der Achse der Zufuhrleitung des Ventilkörpers und
die zusätzliche Gasentnahme verläuft senkrecht zur
Zufuhrleitung; das Sinterelement kann die Form eines Zylinders
aufweisen.
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Gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung liegt
die zusätzliche Gasentnahme in der Achse der Zufuhrleitung des
Ventilkörpers und das Tauchrohr mündet senkrecht zu dieser
Achse ein; das Sinterelement kann die Form eines Zylinders
aufweisen.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung weist
das Sinterelement die Form eines Ringes auf, der so in dem
Ventilkörper angeordnet ist, daß er die Zufuhrleitung des
Ventilkörpers umschließt, wobei die gesamte zusätzliche Gasentnahme
über den Ring durch Öffnungen erfolgt, die in der Wand des
Ventilkörpers gegenüber dem Ring ausgespart sind.
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Zum besseren Verständnis des Gegenstandes der Erfindung
werden im folgenden anhand von rein erläuternden und nicht
einschränkenden Beispielen mehrere, in der beigefügten Zeichnung
dargestellte Ausführungsformen beschrieben.
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In der Zeichnung zeigt:
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- Figur 1 die schematische Darstellung einer ersten
Ausführungsform der erf indungsgemäßen Vorrichtung im Achsschnitt,
bei der die zusätzliche Gasentnahme senkrecht zur Achse der
Zufuhrleitung des Ventilkörpers ist;
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- Figur 2 eine schematische Darstellung einer zweiten
Ausführungsform im axialen Teilschnitt, bei der das Sinterelement
in der Achse der Zufuhrleitung des Ventilkörpers angeordnet
ist;
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- Figur 3 eine schematische Darstellung einer dritten
Ausführungsform im axialen Teilschnitt, bei der das Sinterelement
ein Ring ist, der in dem Ventilkörper angeordnet ist und die
Öffnung der Zufuhrleitung des Ventilkörpers umgibt.
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Die in Figur 1 dargestellte Vorrichtung wird insgesamt mit
der Bezugsziffer 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem Behälter
2, der ein durch einen Druckknopf 5 betätigbares Ventil 3
aufweist.
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Der Behälter 2 besteht aus Seitenwänden, die eine
zylindrische Allgemeinforin aufweisen, und ist an einem Ende durch
einen (nicht dargestellten) Boden verschlossen. An dem dem
Boden gegenüberliegenden Ende bilden die Wände eine Kuppel und
der Behälter ist durch einen Teller 4 eines Ventils 3
verschlossen.
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Das Ventil 3 ist in der Mitte des Ventiltellers 4
befestigt, der mittels einer Bördelwulst auf dem Behälter 2
befestigt ist. Das Ventil 3 weist einen herausragenden Schaft
6, der verschiebbar ist und über den Behälter 2 herausragt, und
einen Ventilkörper 7 auf, der fixiert ist und der sich in den
Behälter 2 öffnet; der Ventilschaft 6 ist in dem Ventilkörper 7
verschiebbar, um das Öffnen des Ventils 3 hervorzurufen. Gemäß
der dargestellten Ausführungsform ist ein Druckknopf 5 durch
Aufstecken auf dem hervorragenden Schaft 6 befestigt; er weist
eine seitliche, zylindrische Schürze 5a auf, deren unterer Rand
von dem Teller 4 beabstandet ist und deren oberer Rand mit
einem ebenen, oberen Bereich 5b verbunden ist, auf den der
Benutzer zur Betätigung des Ventils 3 drückt. In dem Druckknopf 5
ist ein Ausstoßkanal 8 ausgespart, wobei der Kanal zwei, im
rechten Winkel angeordnete Abschnitte aufweist; ein erster
Abschnitt 8a ist coaxial zum herausragenden Schaft 6 angeordnet
und ein zweiter, im rechten Winkel angeordneter Abschnitt 8b
mündet in der Seitenschürze in eine Einsenkung, in die eine
Zerstäuberdüse kraftschlüssig eingedrückt ist, deren Öffnung 9
einen sehr geringeren Durchmesser als der des Abschnitts 8b
besitzt.
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Der Ventilkörper ist mit einem Rohr 10 mit kleinerem
Durchmesser versehen, das die Zufuhrleitung des Ventilkörpers
bildet. Auf das Rohr 10 ist kraftschlüssig ein Tauchrohr 11
aufgeschoben. Die zusätzliche Gasentnahme 12 öffnet sich in den
Ventilkörper 7; sie besteht aus zwei im rechten Winkel
zueinander verlaufenden Abschnitten l2a und 12b. Der Abschnitt 12a
ist senkrecht zur Längsachse des Behälters 2 und mündet in den
Ventilkörper 7. Der Abschnitt l2b öffnet sich oberhalb des
Niveaus der zu zerstäubenden Flüssigkeit L. Der Abschnitt l2b
enthält ein Sinterelement 13, das die Form eines Zylinders
besitzt und das man mit Kraft eingeführt hat.
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Wenn der Benutzer auf das Teil 5b des Druckknopfes 5
drückt, drückt er den Ventilschaft 6 hinein und betätigt das
Ventil 3; die Flüssigkeit L steigt, vom komprimierten Gas
getrieben, in dem Tauchrohr 11 hinauf. Gleichzeitig durchguert
eine kleine Menge des komprimierten Gases das Sinterelement 13
der zusätzlichen Gasentnahme 12 und dringt in den Ventilkörper
7 ein, wo es den Durchfluß der zu zerstäubenden Flüssigkeit L
erleichtert. Am Austritt des herausragenden Schaftes 6 tritt
die Flüssigkeit in den Kanal 8 ein und wird auf Höhe der
Öffnung 9 zerstäubt. Es wurde festgestellt, daß man so eine
zufriedenstellende Zerstäubung vom Anfang bis zum Ende der
Abgabe erhält.
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In Figur 2 ist eine andere Ausführungsform der Erfindung
schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform sind der
Druckknopf und der Behälter, sowie das Ventil identisch mit den
in Figur 1 dargestellten Teilen. Zur Vereinfachung sind nur der
mit Bezugsziffer 104 bezeichnete Teller und der Ventilkörper
107 dargestellt. Auf dem die Zufuhrleitung des Ventilkörpers
107 bildenden Rohr 110 ist axial eine zusätzliche Gasentnahme
befestigt, die aus einer Leitung 112 besteht, die mit einem
Seitenstutzen 112a versehen ist. Auf diesem Seitenstutzen 112a
ist ein im rechten Winkel gekrümmtes Tauchrohr 111 befestigt;
das Rohr 111 ist senkrecht zur Längsachse des Behälters auf dem
Seitenstutzen 112a befestigt; es verläuft auf seiner restlichen
Länge parallel zur Längsachse des Behälters. Das Sinterelement
113 ist zylindrisch und ist mit Kraft in die Leitung 112
unterhalb des Seitenstutzens 112a eingeführt. Man erhält
vergleichbare Resultate wie die für die erste Ausführungsform
angegebenen.
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In Figur 3 ist schematisch eine weitere Ausführungsform
des erfindungsgemäßen Zerstäubers dargestellt. Bei dieser
Ausführungsform der Erfindung entsprechen der Druckknopf und der
Behälter den in Figur 1 dargestellten Teilen. Zur Vereinfachung
sind nur der Ventilteller 204 und der Ventilkörper 207
dargestellt. Der Ventilkörper 207 wird von einer zylindrischen
Seitenwand 214 begrenzt, die an ihrer Basis durch eine senkrecht
zur Längsachse des Behälters verlaufende Trennwand 215
verschlossen ist. Die Trennwand 215 ist in ihrem mittleren
Bereich mit einem zylindrischen Ansatz 210 verbunden, der ins
Innere des Behälters gerichtet ist und eine Zufuhrleitung des
Ventilkörpers bildet. Auf diesem Ansatz ist das Tauchrohr 211
befestigt. Im unteren Bereich der Seitenwand 214 und im Umfang
der Trennwand 215 sind Öffnungen 216 ausgespart. Das
Sinterelement 213 liegt auf der Trennwand 215; es ist ringförmig und
sein Außendurchmesser entspricht, mit dem nötigen Spiel, dem
Innendurchmesser der Seitenwand 214 und sein Innendurchmesser
entspricht dem Innendurchmesser des Ansatzes 210. Das
Sinterelement 213 besitzt eine solche Dicke, daß die Öffnungen 216
5insgesamt dem Sinterelement gegenüberliegen.
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Bei der Zerstäubung dringt das komprimierte Gas durch die
Öffnungen 216 in das Element 213 und durch dieses hindurch. Man
erhält entsprechende Resultate, wie diel die für die erste
Ausführungsform beschrieben wurden.
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In einem Vergleichsexperiment wurde ein Zerstäuber
verwendet, wie er in Figur 1 dargestellt ist; der Behälter dieser
Vorrichtung hat ein Innenvolumen von 270 cm³ und enthält
150 cm³ zu zerstäubende Flüssigkeit mit einer Viskosität von
15 cps; das Treibgas ist komprimierte Luft, ursprünglich bei
10 x l0&sup5; Pascal; die Öffnung der Zerstäubungsdüse hat einen
Durchmesser von 0,20 mm. Es wurden die Ergebnisse verglichen
ohne zusätzliche Gasentnahme und mit einer zusätzlichen
Gasentnahme, die ein zylindrisches Sinterelement aus Polyethylen mit
2,4 mm Durchmesser und 1,75 mm Länge bei einem Porendurchmesser
von 2 um enthält; der Durchfluß der Fritte ist 50 cm³/s bei
einer Druckdifferenz von 10 x l0&sup5; Pascal. Es wurde der
Durchfluß der abgegebenen Flüssigkeit und die mittlere Abmessung der
zerstäubten Tröpfchen am Anfang, in der Mitte und am Ende der
Abgabe gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden festgestellt:
mit ZGE
ohne ZGE
Durchfluß g/sec.
Durchmesser der Tröpfchen
Anfang der Abgabe
Mitte der Abgabe
Ende der Abgabe
ZGE = zusätzliche Gasentnahme
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Mit einem Zerstäuber mit zusätzlicher Gasentnahme ist eine
feinere Zerstäubung mit geringerem Durchfluß erhältlich als die
mit einem Zerstäuber ohne zusätzliche Gasentnahme gemessene.