EP0657226B1 - Ultrasonic sprayer - Google Patents
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- B05B17/0615—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by electrical means, e.g. piezoelectric transducers spray being produced at the free surface of the liquid or other fluent material in a container and subjected to the vibrations
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallzerstäuber mit einem Gehäuseteil zur Aufnahme einer zu zerstäubenden Flüssigkeit und einer Piezokeramik.The invention relates to an ultrasonic atomizer with a housing part for receiving a to be atomized Liquid and a piezoceramic.
Bei der Ultraschallzerstäubung von Flüssigkeiten ist es erforderlich, daß eine den Ultraschall abstrahlende Piezokeramik flüssigkeitsdicht in den Ultraschallzerstäuber eingebaut ist. Aufgrund der Tatsache, daß bei der Zerstäubung geringer Flüssigkeitsvolumina nur eine kleine Flüssigkeitssäule zur Verfügung steht, muß ein zur Zerstäubung wirksamer Durchmesser der Piezokeramik zur Flüssigkeitsoberfläche besonders klein sein. Eine Abdichtung ist in diesem Fall besonders problematisch. Die Abdichtung der Piezokeramik gegen einen Gehäuseteil, der die zu zerstäubende Flüssigkeit aufnimmt, wird derzeit mit O-Ringen durchgeführt. Eine direkte Abdichtung um den Strahlerbereich mit einem O-Ring, beispielsweise aus Kunststoffvollmaterial, ist aber nicht möglich, weil der Ultraschall über den O-Ring in den Gehäuseteil geleitet wird und dabei fortschreitend den Gehäuseteil zerstört. Hierzu ist aus der DE 38 26 101 A1 (vgl. Oberbegriff des ersten Anspruchs) bekannt, eine Abdichtung der Piezokeramik gegen ein Gehäuseteil über eine Dichtung aus schwingungsdämpfendem Material vorzunehmen.With the ultrasonic atomization of liquids it is necessary that a piezoceramic radiating the ultrasound built into the ultrasonic atomizer in a liquid-tight manner is. Due to the fact that less atomization Liquid volumes only a small column of liquid for Is available must have a diameter effective for atomization the piezoceramic to the liquid surface in particular be small. Sealing is particularly problematic in this case. Sealing the piezoceramic against a housing part, which absorbs the liquid to be atomized currently performed with o-rings. A direct seal around the radiator area with an O-ring, for example Solid plastic material, however, is not possible because of the ultrasound is passed through the O-ring into the housing part and progressively destroyed the housing part. This is from DE 38 26 101 A1 (see preamble of the first claim) known to seal the piezoceramic against a housing part via a seal vibration damping material.
Bei einer Abdichtung mit einem räumlich weiter vom Strahlerbereich entfernten O-Ring entsteht ein Spalt zwischen dem Gehäuseteil und der Piezokeramik, in dem sich Flüssigkeitstropfen und Bakterien sammeln können, was unerwünscht ist. Außerdem wird der Ultraschall auch über die Flüssigkeitsbrücke zwischen Piezokeramik und Gehäuseteil geleitet, so daß eine Zerstörung des Gehäuseteils, das die zu zerstäubende Flüssigkeit aufnimmt, auch so nicht zu verhindern ist. When sealing with a spatially farther away from the radiator area removed O-ring creates a gap between the housing part and the piezoceramic, in which there are liquid drops and can collect bacteria, which is undesirable. Furthermore the ultrasound is also across the liquid bridge passed between the piezoceramic and the housing part, so that a Destruction of the housing part that contains the liquid to be atomized picks up, so it can not be prevented.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Ultraschallzerstäuber anzugeben, bei dem kein mit Flüssigkeit auffüllbarer Zwischenraum zwischen dem Gehäuseteil, der die zu zerstäubende Flüssigkeit aufnimmt, und der Piezokeramik entsteht, in welchem sich Flüssigkeit und Bakterien ansammeln können. Außerdem soll diese Konstruktion in einer Weise gegen die zu zerstäubende Flüssigkeit abgedichtet sein, daß der Zerstäuber oder Teile des Zerstäubers nicht durch übertragenen Ultraschall zerstört wird.The invention is therefore based on the object of an ultrasonic atomizer to be specified for which no liquid refillable Clearance between the housing part, which the atomizing liquid, and the piezoceramic is formed, in which liquid and bacteria accumulate can. In addition, this construction is intended in a way the liquid to be atomized be sealed so that the Atomizers or parts of the atomizer are not transmitted Ultrasound is destroyed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Ultraschallzerstäuber mit einem Gehäuseteil zur Aufnahme einer zu zerstäubenden Flüssigkeit und einer Piezokeramik gelöst, wobei ein Gaseinschlüsse aufweisendes elastisches Material einen Zwischenraum zwischen dem Gehäuseteil und der in die Flüssigkeit abstrahlenden Seite der Piezokeramik gegen die zu zerstäubende Flüssigkeit abdichtet.According to the invention, this object is achieved by an ultrasonic atomizer with a housing part for receiving a to be atomized Liquid and a piezoceramic dissolved, wherein an elastic material having gas inclusions Clearance between the housing part and that in the liquid radiating side of the piezoceramic against the atomizing liquid seals.
Mit dem Gaseinschlüsse aufweisenden elastischen Material wird die Erkenntnis ausgenutzt, daß Ultraschall, der auf eine Grenzfläche zwischen einem Medium mit hoher Schallgeschwindigkeit, z. B. einem Festkörper, und einem Medium mit niedriger Schallgeschwindigkeit, z. B. ein Gas, trifft, reflektiert wird. Aufgrund der Reflexion des Ultraschalls an den Gaseinschlüssen des elastischen Materials kann der Ultraschall nicht bis zu dem Gehäuseteil vordringen, das die zu zerstäubende Flüssigkeit aufnimmt. Dadurch wird dieses Gehäuseteil vor einer Zerstörung durch den von der Piezokeramik über den Zwischenraum übertragenen Ultraschall bewahrt. Aufgrund der Elastizität des Gaseinschlüsse aufweisenden Materials wird eine Dichtung gegen die zu zerstäubende Flüssigkeit erzielt. Weiter kann bedarfsweise der gesamte Zwischenraum zwischen Piezokeramik und dem Gehäuseteil mit dem Gaseinschlüsse aufweisenden elastischen Material ausgefüllt sein, wodurch sich in dem Zwischenraum auch keine Bakterien sammeln können. With the gas inclusions elastic material exploited the knowledge that ultrasound, which is based on a Interface between a medium with high speed of sound, e.g. B. a solid, and a medium with lower Speed of sound, e.g. B. hits a gas, reflects becomes. Due to the reflection of the ultrasound at the gas inclusions of the elastic material can be ultrasound do not penetrate to the part of the housing that is to be atomized Absorbs liquid. This will make this housing part from being destroyed by the piezo ceramic over the Interstate transmitted ultrasound preserved. Due to the Elasticity of the material having gas inclusions achieved a seal against the liquid to be atomized. If necessary, the entire space between Piezoceramic and the housing part with the gas inclusions elastic material to be filled, which makes no bacteria can collect in the space.
Aufgrund der geringen Härte des Gaseinschlüsse aufweisenden elastischen Materials ist es vorteilhaft, wenn zusätzlich zu dem Gaseinschlüsse aufweisenden elastischen Material ein Kunststoffvollmaterial gegen die zu zerstäubende Flüssigkeit abdichtet. Dieses Material kann beispielsweise in größerem Abstand von dem Strahlerzentrum der Piezokeramik angeordnet werden, wo keine nennenswerte Ultraschalleistung übertragen wird, ohne daß sich in dem verbleibenden Zwischenraum Flüssigkeitstropfen sammeln können, weil dieser mit dem Gaseinschlüsse aufweisenden elastischen Material aufgefüllt ist.Due to the low hardness of the gas inclusions elastic material it is advantageous if in addition to the elastic material having gas inclusions Solid plastic material against the liquid to be atomized seals. This material can be larger, for example Distance from the radiator center of the piezoceramic arranged where no significant ultrasound power is transmitted without droplets of liquid in the remaining space can collect because of this with the gas inclusions having elastic material is filled.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung des Ultraschallzerstäubers kann das Gehäuseteil mit einer zentralen Öffnung versehen sein, unter der die Piezokeramik angeordnet ist. Auf diese Weise kann die Piezokeramik vorzugsweise mittels eines an ihrem Randbereich anliegenden O-Ringes, z. B. aus Kunststoffvollmaterial, am Boden anliegen und das Gaseinschlüsse aufweisende elastische Material im Randbereich der Öffnung anliegen. Damit ist eine Schallübertragung auf den Boden im Bereich unmittelbar um die Öffnung vermieden. Bei dieser Konstruktion kann der O-Ring zur Absicherung der Dichtung des Zwischenraums in einem vom Ultraschall weniger durchfluteten Bereich angeordnet sein. Die über den O-Ring übertragene Ultraschalleistung reicht nicht aus, das Gehäuseteil oder andere Teile des Ultraschallzerstäubers zu zerstören.In an advantageous embodiment of the ultrasonic atomizer can provide the housing part with a central opening be under which the piezoceramic is arranged. On in this way, the piezoceramic can preferably by means of a at its edge area adjacent O-ring, e.g. B. made of solid plastic, lie on the ground and the gas inclusions having elastic material in the edge region of the opening issue. This is a sound transmission to the floor in the Avoid area immediately around the opening. With this construction can the O-ring to secure the seal of the Space in a less flooded by ultrasound Area. The ultrasonic power transmitted through the O-ring is not enough, the housing part or others Destroy parts of the ultrasonic atomizer.
Eine ausreichende Dichtwirkung bei gleichzeitig hoher Ultraschallreflexion wird erreicht, wenn als Gaseinschlüsse aufweisendes elastisches Material Silikonschaum verwendet ist.A sufficient sealing effect combined with high ultrasound reflection is achieved when as gas inclusions elastic material silicone foam is used.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand einer Figur
näher erläutert. Die Figur stellt schematisch einen Längsschnitt
eines Oberteils eines hier nicht weiter dargestellten
Ultraschallzerstäubergerätes 2 dar. In dem dargestellten
Langsschnitt erkennt man einen achsensymmetrischen Aufbau des
Ultraschallzerstäubers 2 zu einer eingezeichneten Symmetrieachse
4. Eine Piezokeramik 6 ist in einem Gehäuseteil 8 angeordnet,
das zur Aufnahme einer zu zerstäubenden Flüssigkeit
10 trichterförmig ausgestaltet ist. Im Randbereich 12 der
Piezokeramik 6 ist ein O-Ring 14 aus Kunststoffvollmaterial
angeordnet, der in diesem Bereich die Piezokeramik 6 gegen
den Gehäuseteil 8 abdichtet. In diesem Bereich wird die
Piezokeramik mittels eines Gegenlagers (Sprengring) 7 gehalten
und zugleich positioniert. Im Bereich des Strahlungszentrums
16 der Piezokeramik 6 weist das Gehäuseteil 8 eine im
Ausführungsbeispiel kreisrunde Öffnung 18 auf, durch die die
zu zerstäubende Flüssigkeit 10 mit der Oberfläche der Piezokeramik
6 wechselwirkt. Im Bereich der Ränder dieser Öffnung
18 wird der Zwischenraum zwischen der Piezokeramik 6 und dem
Gehäuseteil 8 von einem Silikonschaum 20 abgedichtet.An embodiment of the invention is based on a figure
explained in more detail. The figure schematically represents a longitudinal section
an upper part of a not shown here
Dieses elastische, Gaseinschlüsse aufweisende Material bewirkt
einerseits eine Dichtung gegen die zu zerstäubende
Flüssigkeit 10 und andererseits, daß der von der Piezokeramik
6 abgestrahlte Ultraschall an den Gaseinschlüssen im Silikonschaum
20 reflektiert wird. Damit kann der im Bereich des
Strahlungszentrums 16 abgestrahlte Ultraschall nicht über eine
den Ultraschall leitende Dichtverbindung in den Gehäuseteil
8 eindringen. Dieser kann damit besonders im Bereich der
Öffnung 18 nicht durch den abgestrahlten Ultraschall zerstört
werden.This elastic material has gas inclusions
on the one hand a seal against the atomized
Liquid 10 and on the other hand, that of the piezoceramic
6 emitted ultrasound on the gas inclusions in the
Alternativ zu dem hier dargestellten Ausführungsbeispiels
kann ein Zwischenraum 22, der von der Piezokeramik 6, dem Silikonschaum
20, dem O-Ring 14 und dem Gehäuseteil 8 eingeschlossen
wird, ganz mit Silikonschaum 20 ausgefüllt werden.
Auf diese Weise wird erreicht, daß selbst bei nicht idealer
Dichtwirkung des Silikonschaums 20 keine Volumina zur Ansammlung
von Flüssigkeit und Bakterien im Zwischenraum 22 übrigbleiben.As an alternative to the exemplary embodiment shown here
there can be an
Claims (5)
- Ultrasonic sprayer (2) having a housing part (8) to hold a liquid (10) to be sprayed and having piezoceramics (6), characterized in that an elastic material (20) having gas bubbles seals an intermediate space (22) between the housing part (8) and the side of the piezoceramics (6) radiating into the liquid (10) against the liquid (10) to be sprayed.
- Ultrasonic sprayer according to claim 1, characterized in that in addition to the elastic material (20) having gas bubbles a solid plastics material (14) seals against the liquid (10) to be sprayed.
- Ultrasonic sprayer according to claim 1 or 2, characterized in that the housing part (8) has a floor with a central opening (18), under which the piezoceramics (6) are arranged.
- Ultrasonic sprayer according to claim 3, characterized in that the piezoceramics (6) abut the floor by means of an O-ring (14) abutting their edge region (12), and in that the elastic material (20) having gas bubbles lies in the edge region of the opening (18).
- Ultrasonic sprayer according to one of claims 1 to 4, characterized in that the elastic material (20) having gas bubbles is silicon foam.
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