Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber

Abstract

 Ein Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber weist ein mechanisch mit einem Amplitudentransformator (20) gekoppeltes piezoelek­trisches Wandlerelement (l6), einen am freien Ende des Amplitudentransformators (20) angeordneten Zerstäuberteller (2l), ein zumindest den Amplitudentransformator (20) umgeben­des Gehäuse (22) und einen eine siebförmige Membran (3l) tragenden Aufsatz (30) auf. Der Aufsatz (30) ist am Gehäuse (22) derart befestigt, daß die Membran (3l) auf dem Zerstäu­berteller (2l) aufliegt. Der Aufsatz (30) besteht aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Aufsatzteilen (32, 33), von denen einer (32) die Membran (3l) trägt und der zweite (33) zur Befestigung des gesamten Aufsatzes (30) am Gehäuse (22) dient. Zwischen den beiden Aufsatztei­len (32, 33) sind Federmittel (36) derart angeordnet, daß die siebförmige Membran (3l) federnd mit dem Zerstäubertel­ler (2l) in Anlage gehalten und die Reaktionskraft der Federmittel (36) hierbei in den gehäusefesten zweiten Aufsatzteil (33) eingeleitet wird.
Ein solcher Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber zeichnet sich dadurch aus, daß die Membran (3l) immer mit einer genau definierten Vorspannung auf dem Zerstäuberteller (2l) aufliegt, wodurch eine bei bisherigen Ultraschall-Flüssig­keitszerstäubern der in Rede stehenden Art noch nicht erreichte Betriebssicherheit gewährleistet ist.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Flüssigkeits­zerstäuber nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs l.

[0002] Ein Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, der einen Teil der vorbezeichneten Merkmale aufweist, ist durch die DE-PS 32 33 90l bekannt geworden. Eine teilweise Weiterentwicklung dieses bekannten Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers zeigt die BE-PA 902.30l. Sie besteht in einer auf dem Zerstäubertel­ler aufliegenden siebartigen Membran, die bewirkt, daß die vom Zerstäuberteller abnebelnden Tröpfchen über eine be­stimmte Strecke in gezieltem Strahl geführt werden. Die strahlförmig gerichtete Abnebelung bedeutet einen entschei­denden Vorteil in dem Bestreben, die Tröpfchen möglichst an diejenigen Stellen des zu besprühenden Gegenstands zu bringen, an denen ihr Auftreffen erwünscht ist. Im einzelnen besteht die bekannte Vorrichtung nach BE-PA 902.30l aus einem festen, die siebförmige Membran tragenden Aufsatzstück, das über eine starre Verbindung auf dem Gehäuse des Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers befestigt ist. Hierdurch ist, bedingt durch die unvermeidlichen Tole­ranzen aller Bauteile, nicht gewährleistet, daß die Membran immer mit einer definierten Vorspannung auf dem Zerstäuber­teller aufliegt. So hat eine etwaige zu starke Vorspannkraft die nachteilige Wirkung, daß der Zerstäuberteller gebremst wird und somit nicht mehr schwingen kann. Eine zu geringe Vorspannung oder gar ein Luftspalt zwischen Membran und Zer­stäuberteller dagegen würde den Nachteil bedeuten, daß die angestrebte Wirkung der Membran, nämlich den Flüssigkeits­film gleichmäßig auf dem Zerstäuberteller zu verteilen, nicht mehr zum Tragen kommt und die vom Zerstäuberteller abgenebel­ ten Tropfen vielmehr in der Membran hängen bleiben.

[0003] Ausgehend von dem geschilderten Stand der Technik ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Ultraschall-Flüs­sigkeitszerstäuber der eingangs bezeichneten Gattung zu schaffen, bei dem die Membran immer mit einer genau definier­ten Vorspannung auf dem Zerstäuberteller aufliegt und der somit die bei bisherigen Ultraschall-Flüssigkeitszerstäu­bern der in Rede stehenden Art noch nicht erreichte Betriebs­sicherheit gewährleistet.

[0004] Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe durch die im kennzeich­nenden Teil des Patentanspruchs l angegebenen Merkmale gelöst.

[0005] Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteransprüchen entnommen werden.

[0006] Zur Veranschaulichung der Erfindung dient ein in der Zeich­nung dargestelltes Ausführungsbeispiel, das nachstehend be­schrieben ist. Die Zeichnung zeigt im einzelnen - teils in Seitenansicht, teils im vertikalen Längsschnitt - eine Ausführungsform eines Ultraschall-Flüssigkeitszerstäubers.

[0007] Es bezeichnet l0 ein piezoelektrisches Wandlerteil, welches zur Umformung von elektrischer in mechanische Schwingungs­energie dient. Das piezoelektrische Wandlerteil l0 besteht aus zwei Keramikscheiben ll, l2. Zwischen den beiden Keramik­scheiben ll, l2 des piezoelektrischen Wandlerteils l0 liegt eine mit l3 bezeichnet Elektrode, die einen (in der Zeichnung nicht gezeigten) elektrischen Anschluß nach außen enthält. Die piezoelektrischen Scheiben ll, l2 sitzen konzentrisch auf einem Zapfenteil l4, welches ein Gewinde l5 besitzt. Nach der anderen Seite hin (in der Zeichnung rechts) verbreitert sich das Zapfenteil l4 absatzartig zu einem Wandlerelement l6, welches als rechtsseitiger axialer Anschlag für die drei piezoelektrischen Scheiben ll, l2, l3 dient. An der linken Seite erfolgt die axiale Fixierung der piezoelektrischen Scheiben ll, l2, l3 durch eine Mutter l7, die auf das Gewinde l5 aufgeschraubt ist.

[0008] Wie weiterhin aus der Zeichnung hervorgeht, besitzt das Wand­lerelement l6 eine seitliche Anschlußbohrung l8, in die eine der Flüssigkeitszufuhr dienende Leitung l9 einmündet. Die durch die Leitung l9 zugeführte Flüssigkeit gelangt in eine sich innerhalb eines Amplitudentransformators 20 er­streckende Axialbohrung (nicht gezeigt). Der Amplitudentrans­formator 20 ist einstückig mit den Teilen l6 und l4 verbun­den. Er geht an seinem Ende - ebenfalls einstückig - in einen Zerstäuberteller 2l über. Die Teile 20, 2l werden von der bereits erwähnten Bohrung mittig axial durchsetzt. Die zu zerstäubende Flüssigkeit wird auf die Oberfläche des Zerstäubertellers 2l gefördert, wo aufgrund der hochfre­quenten Schwingungen des Zerstäubertellers 2l eine feine Zer­stäubung der Flüssigkeit erfolgt.

[0009] Die Zeichnung macht weiterhin deutlich, daß die Teile l6, 20 und 2l konzentrisch von einem etwa zylindrischen Gehäuse umgeben sind, das insgesamt mit 22 beziffert ist. Das Gehäuse 22 ist auf einen zwischen Amplitudentransformator 20 und Wandlerelement l6 ausgebildeten Flansch 23 aufgesetzt. Beidseitig des Flansches 23 sind zwei ringförmige Dichtungen 24, 25 angeordnet, die eine Abdichtung zwischen dem hochspan­nungsführenden piezoelektrischen Wandlerteil l0 und dem mit Flüssigkeit in Kontakt stehenden Amplitudentransformator 20 gewährleisten. Für die erforderliche Befestigung von Gehäuse 22 und Dichtungen 24, 25 am Flansch 23 sorgen eine Druck­scheibe 26 und ein diese beaufschlagender Sicherungsring 27, der in einer Nut 28 des Gehäuses 22 fixiert ist. Das Gehäuse 22 weist eine Radialbohrung 29 auf, die von der Flüssigkeits­leitung l9 durchsetzt ist.

[0010] Wie des weiteren aus der Zeichnung hervorgeht, ist der vor­dere Teil des Amplitudentransformators 20, einschließlich Zerstäuberteller 2l, innerhalb des Gehäuses 22 von einem ins­gesamt mit 30 bezeichneten Aufsatz umgeben, der an seiner Vorderseite eine siebförmige Membran 31 trägt. Der Aufsatz 30 ist - wie weiter unten im einzelnen erläutert - so am Gehäuse 22 gehalten, daß die Membran unter federnder Vor­spannung auf dem Zerstäuberteller 21 aufliegt.

[0011] Der Aufsatz 30 besteht aus zwei konzentrisch zueinander ange­ordneten Teilen, wobei ein innenliegender erster Aufsatzteil 32 die Membran 31 trägt und ein außenliegender zweiter Aufsatzteil 33 zur Befestigung des gesamten Aufsatzes 30 am Gehäuse 22 dient. Der erste Aufsatzteil 32 besitzt einen radial nach außen gerichteten Bund 34, und der zweite Aufsatzteil 33 weist einen radial nach innen gerichteten Ab­satz 35 auf. Zwischen den beiden Aufsatzteilen 32, 33 und diese in zueinander entgegengesetzten Axialrichtungen be­aufschlagend ist eine Schraubendruckfeder 36 so angeordnet, daß die siebförmige Membran 31 federnd mit dem Zerstäubertel­ler 21 in Anlage gehalten und die Reaktionskraft der Schrau­bendruckfeder 36 in den gehäusefesten zweiten Aufsatzteil 33 eingeleitet wird. Hierbei stützt sich die Schraubendruck­feder 36 einerseits am Bund 34, andererseits am Absatz 35 ab. Zwischen der Außenwandung des zylindrischen ersten Aufsatzteils 32 und der Innenwandung des Gehäuses 22 ergibt sich durch die im Vorstehenden beschriebenen Konstruktions­merkmale ein Ringspalt 37, der zur Aufnahme der Schrauben­druckfeder 36 dient.

[0012] Wie die Zeichnung weiterhin zeigt, ist der zweite Aufsatzteil 33 als Überwurfmutter ausgebildet und auf ein entsprechendes Außengewinde 38 des Gehäuses 22 aufgeschraubt. Alternativ zum Gewindeanschluß kann die Überwurfmutter 33 durch eine Bajonett- ­oder Schnappverbindung an dem Gehäuse 22 befestigbar sein.

[0013] Die Schraubendruckfeder 36 ist bei 40 durch einen Preßsitz im zweiten Aufsatzteil 33 unlösbar befestigt.

[0014] Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Membran 3l am vorderen Ende des ersten Aufsatzteils 32 befestigt. Der erste Aufsatzteil 32 erstreckt sich demgemäß - ausgehend vom Zerstäuberteller 2l - nach rückwärts. Hierbei besteht der erste Aufsatzteil 32 aus zwei konzentrischen Hülsen 4l, 42, wobei die äußere Hülse 4l einen die innere Hülse 42 am vorderen Ende übergreifenden Bund 43 aufweist. Die Membran 3l ist zwischen der vorderen Stirnfläche der inneren Hülse 42 und dem Bund 43 eingeklebt.

[0015] Nach einer denkbaren anderen Ausführungsform kann aber auch der erste Aufsatzteil 32 einteilig als Kunststoff-Spritzteil ausgebildet und die Membran 3l an ihrem Rand von dem Material des ersten Aufsatzteils 32 umspritzt sein.

Ansprüche

1. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber, mit einem piezoelek­trischen Wandlerelement, das mechanisch mit einem Amplitudentransformator (auch als "Horn" oder "Rüssel" bezeichnet) gekoppelt ist, mit einem am freien Ende des Amplitudentransformators angeordneten Zerstäuberteller, ferner mit einem zumindest den Amplitudentransformator umgebenden Gehäuse und mit einem eine siebförmige Membran tragenden Aufsatz, der am Gehäuse derart befe­stigt ist, daß die Membran auf dem Zerstäuberteller aufliegt,
dadurch gekennzeichnet, daß der Aufsatz (30) aus zwei konzentrisch zueinander angeordneten Teilen be­steht, wobei ein innenliegender erster Aufsatzteil (32) die Membran (3l) trägt und ein außenliegender zweiter Aufsatzteil (33) zur Befestigung des gesamten Aufsatzes (30) am Gehäuse (22) dient, und daß zwischen den beiden Aufsatzteilen (32, 33) und diese in zueinander entgegen­gesetzten Axialrichtungen beaufschlagend Federmittel (36) angeordnet sind, derart, daß die siebförmige Membran (3l) federnd mit dem Zerstäuberteller (2l) in Anlage gehalten und die Reaktionskraft der Federmittel (36) hierbei in den gehäusefesten zweiten Aufsatzteil (33) eingeleitet wird.

2. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch l,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufsatzteil (32) einen radial nach außen gerichteten Bund (34) und der zweite Aufsatzteil (33) einen radial nach innen gerich­teten Absatz (35) aufweist und daß die Federmittel (36) einerseits am Bund (34), andererseits am Absatz (35) an­greifen.

3. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch l oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Außenwandung des zylindrischen ersten Aufsatzteils (32) und der Innenwandung des Gehäuses (22) ein Ringspalt (37) ausgebildet ist, der zur Aufnahme der Federmittel (36) dient.

4. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 2 und 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (37) an seinem vorderen zerstäubertellerseitigen Ende vom Absatz (35) des zweiten Aufsatzteils (33) und an seinem rückwärtigen Ende vom Bund (34) des ersten Aufsatzteils (32) axial be­grenzt wird und daß in dem Ringspalt (37) eine Schrauben­druckfeder (36) angeordnet ist.

5. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 2, 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Federmittel (36) durch einen Preßsitz im zweiten Aufsatzteil (33) unlösbar befestigt sind.

6. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder mehreren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3l) am vorderen Ende des ersten Aufsatzteils (32) befestigt ist und der erste Aufsatzteil (32) sich - ausgehend vom Zerstäu­berteller (2l) - nach rückwärts erstreckt.

7. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufsatzteil (32) aus zwei konzentrischen Hülsen (4l, 42) besteht, wobei die äußere Hülse (4l) einen die innere Hülse (42) am vorderen Ende übergreifenden Bund (43) aufweist, und daß die Membran (3l) zwischen der vorderen Stirnflä­che der inneren Hülse (42) und dem Bund (43) eingeklebt ist.

8. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder meh­reren der Ansprüche l bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der erste Aufsatzteil (32) einteilig als Kunststoff-Spritzteil ausgebildet und die Membran (31) an ihrem Rand von dem Material des ersten Aufsatzteils (32) umspritzt ist.

9. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder meh­reren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Aufsatzteil (33) als Überwurfmutter ausgebildet und auf ein entspre­chendes Außengewinde (38) des Gehäuses (22) aufge­schraubt ist.

10. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder meh­reren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, als Überwurfmut­ter ausgebildete Aufsatzteil (33) eine Bajonettverbin­dung zum Gehäuse (22) aufweist.

11. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder meh­reren der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, als Überwurfmut­ter ausgebildete Aufsatzteil (33) eine Schnappverbin­dung zum Gehäuse (22) aufweist.

12. Ultraschall-Flüssigkeitszerstäuber nach einem oder meh­reren der vorstehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (22) auf einen zwischen Wandlerelement (16) und Amplitudentransformator (20) ausgebildeten Flansch (23) aufgesetzt, mittels beidseitig des Flansches (23) angeordneter Dichtungs­ringe (24, 25) gegenüber dem Wandlerelement (16) abge­dichtet und durch eine Druckscheibe (26) mit Sicherungs­ring (27) an dem Flansch (23) befestigt ist.

Zeichnung