DE1003147B

DE1003147B - Device for atomizing liquids

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

DEUTSCHESGERMAN

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. It is known to atomize liquids under the action of sonic or ultrasonic vibrations. For this purpose, the liquid is generally placed on a vibrating surface at a low layer height. It can be used with both fog. easy Produce evaporating as well as difficult to evaporate liquids, but it is with difficult to evaporate Liquids need to increase the vibration energy significantly.

. 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.. The invention relates to a device for atomizing of liquids under the action of ultrasound and has. especially to the task that Device to be designed so that it can handle a variety of fluids of different viscosity and different Attenuation points can be used with relatively good efficiency.

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.In the device for atomizing liquids According to the invention under the action of ultrasound, a known hollow ultrasonic transducer is used with a convergence point used according to the invention in such a way that the convergence point is below the level of the liquid to be atomized and the direction of convergence of the transducer is directed upwards or approximately upwards. This becomes an essential Achieved more favorable atomization than if the convergence point, for example, on the surface of the liquid to be atomized or far below it.

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.The exact distance of the convergence point from the liquid level depends on the viscosity and depending on the evaporation point of the liquid to be atomized, but can be relatively easy determine experimentally. In addition, the type of liquid mist can be changed by shifting the point to be changed. In a further development of the concept of the invention, the device for atomizing can therefore be designed so that the convergence point corresponds to the code numbers of the liquid used in each case and can be adjusted according to the type of liquid mist. This can be done by using can be achieved by hollow oscillators of different curvature. It is also possible to use lenses or mirrors provide for bundling or concentration of the ultrasonic waves, with appropriate Dimensioning of the lenses the convergence point is variable. It is also possible between the atomizing liquid and the vibrator a coupling medium, e.g. B. a liquid to be provided, where z. B. by changing the liquid level of the coupling liquid and the The relative position between the level of the liquid to be atomized and the point of convergence can be changed can.

Einrichtung zum Zerstäuben
von FlüssigkeitenDevice for atomization
of liquids

Anmelder:Applicant:

Siemens-SchuckertwerkeSiemens-Schuckertwerke

Aktiengesellschaft,Corporation,

Berlin und Erlangen,Berlin and Erlangen,

Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50Erlangen, Werner-von-Siemens-Str. 50

Dr. Rolf Esche, Erlangen,
ist als Erfinder genannt wordenDr. Rolf Esche, Erlangen,
has been named as the inventor

An Hand der Zeichnung werden einige Ausführungsbeispiele näher erläutert.Some exemplary embodiments are explained in more detail with reference to the drawing.

In der Fig. 1 ist eine Einrichtung zum ZerstäubenIn Fig. 1 is a device for atomizing

----- 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----- shown, in which in a cylindrical vessel 1 the bottom 2 is formed by a hemispherical hollow oscillator, which is provided as a piezoelectric, in particular ceramic oscillator, in a known manner on both sides with electrodes, which is provided by a not shown High frequency generator are fed. The liquid 3 to be atomized is filled so far into the vessel that the liquid level 4 is below the convergence point of the oscillator by the size d. The size d is dependent on the constants of the liquid to be atomized and the type of mist desired and can therefore be advantageously set.
Fig. 2 shows a similar arrangement. At this

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-Device, the liquid to be atomized 13 is arranged above a coupling liquid 14, the liquid to be atomized being partitioned off by a membrane 15. It is possible to use the To arrange the membrane at the height of the convergence point of the ultrasonic field. However, to meet all requirements be able to meet ζ «, it is recommended that the membrane is in its position and accordingly the To make the amount of coupling fluid variable, so that, if necessary, the convergence point in different

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.variable distance to the membrane can be. This membrane can also - as shown in FIG. 3 - be shaped in such a way that only a small amount of the coupling fluid gets into the vicinity of the Sonic focus needs to be brought.

«9 835/138«9 835/138

1 O03 41 O03 4

Ein besonderer Unterschied der beiden Ausführungsbeispiele besteht in dter Bemessiung des Hohlschwingens. A particular difference between the two exemplary embodiments consists in the dimensioning of the hollow oscillation.

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.. In arrangements according to Figure 1 only the direction perpendicular to the liquid surface rays contribute to the atomization at, while the more or less • horizontally extending beams for 'at least _partially. regarding . cancel their atomizing effect mutually. An oscillator that is too weakly curved, on the other hand, would only have a minimal effect. It is therefore also a finding of the invention that an optimal degree of efficiency ¹ can be achieved when the apex angle is around 90 °. This dimensioning is realized in FIG. 2.

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.Of course, the liquid coupling medium can also be replaced by a solid one. It is too possible to arrange the membrane only floating on the coupling medium, so that by changing it the amount of coupling liquid, the relative position between the level of the surface to be atomized and the convergence point is changeable. After all, the hollow transducer is not on that either Hemispherical shape limited; For example, a semi-cylindrical hollow transducer can be used, whose line of convergence is, so to speak, a series of infinitely many points of convergence represents.

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.In the devices described so far, the convergence point of the transducer is in each case in kept the same position, while changing the liquid biscuit level provides the most appropriate relative position is set between the convergence point and the liquid level. But it goes without saying possible, with means known per se, in particular with lens-like devices, such Refraction of ultrasound vibrations to force the convergence point higher or lower - compared with the normal position without additional devices - comes to rest.

Claims

PATENT CLAIMS:

1. Device for atomizing liquids under the action of ultrasound, characterized by using a known hollow ultrasonic vibrator with a Convergence point in such a way that the convergence point is below the level of the one to be atomized Liquid lies and the direction of convergence of the oscillator upwards or approximately is directed upwards.

2. Device according to claim 1 for optional use for liquids of different viscosity and / or evaporation points, characterized in that to achieve an optimal Atomization of the point of convergence and the level of the liquid to be atomized relative to one another are adjustable.

3. Device according to claims 1 and 2, characterized in that between the oscillator and a coupling medium, preferably of variable quantity, is arranged for the liquid to be atomized and the coupling medium from the liquid to be atomized, for example by a vibratable membrane od. The like. Is separated.

4. Device according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that the vertex angle of the transducer is approximately 90 °.

5. Device according to claim 3, characterized in that the membrane with one of the Indentation surrounding the convergence point for receiving the liquid to be atomized is provided.

6. Device according to claim 1 or one of the following claims, characterized in that to change the relative position of the liquid level and the convergence point a lens-like Device is provided on the ultrasonic vibrator.

1 sheet of drawings