产生气雾剂的装置和方法 【技术领域】
本发明涉及一种如权利要求1前序部分所述的用于产生气雾剂的装置。
此外本发明涉及一种用于产生气雾剂的方法。背景技术
由DE 197 216 50 A1已知一种气雾剂发生器，其中配有通流控制阀，通过该控制阀可以分开调节分别输送到喷射装置的载气量和/或液体量。
DE 197 216 50 A1所述的微量润滑装置包括一个带有两个定量泵的定量部件，其输送能力可以通过调节器控制。通过两个定量泵可以将油从一个储存罐中输送出去。此外在压缩空气供给管道上配有一个针形阀，作为定量装置的部件。
在DE 196 153 79中描述了一种配有自动束调节器的例如喷漆用的动压手持喷枪。在至少分支空气(Hornluft)和/或被使用介质的外部输送管道中设置一个可通过控制单元控制的装置，通过该装置可以影响涂覆量。
由DE 92 05 369.3已知一种用于定量雾化、尤其是粘接剂的装置。在这个装置中通过压缩空气将液体从一个存储容器中吸入到一个文杜里(流量计)喷嘴，其中可以无级地调节粘接剂量。
对于WO 98/10217所述的装置，借助于一个阀门调节为了雾化冷却润滑剂所吸入的冷却润滑剂量。其中通过一个减压阀改变输送到雾化器的液态冷却润滑剂的体积流量和压缩空气的体积流量。
由EP 0 941 769 A1已知另一种雾化装置。
最后，在补充公开的EP 1 106 902 A1中描述了一种雾化装置，其中根据供气压力仅调节容器压力，而不调节液体和/或载气量。
由DE 196 543 21 A1已知这种类型的装置。由此所产生的气雾剂用于医疗领域中的吸入器、家具领域中的空气加湿器，尤其是用于工具或工件的冷却和润滑。
这种类型的装置包括一个设置在压力容器内的喷射装置，用于产生由液体和载气构成的气雾剂。构成润滑剂地液体，优选为油，通过负压被吸出来并在载气束、最好是空气束中雾化。载气在压力下输送到喷射装置的一腔室中，其中由于横截面扩大出现负压，在负压下使液体在其同样插进腔室的管道中输送并以高速输送给载气流。载气流携带着液体并均匀分布地冷凝在反射体形成结构的表面上。在反射体表面以微小颗粒气雾剂实现一种液膜雾化。
在压力容器盖上配有一个构成气雾剂出口的连接管道，气雾剂通过该管道从压力容器中排出，以便将其输送去冷却和润滑至少一个工具或工件。
分别通过管道将液体和载气输送到喷射装置，在管道中配有控制阀。通过控制阀不仅实现液体输送中的压力调节，而且实现载气输送中的压力调节。
通过这样构成的装置，只要通过气雾剂出口从压力容器中输送足够量的气雾剂，就能保证连续产生气雾剂。这一点的前提是连接到气雾剂出口上的工具至少具有一个最小直径，其值通常为10mm。
对于较小的工具直径，使得每单位时间气雾剂的排出量是这样的少，以至于在压力容器内部的容器压力连续增加，其中容器压力渐近地接近供气压力，通过供气压力将载气通过外部的载气供给装置输送到喷射装置。
不能通过控制阀上的压力调节阻止这种压力增加。尤其是通过用于载气输入的控制阀不再能够进行压力调节，因为对应于外部的载气供给结构已经固定地给出了载气的供气压力。
因此与压力调节无关，通过输送液体的控制阀使供气压力与容器压力之间的压差小到使输送到喷射装置的载气流速不再足以吸出液体。因此只有载气而没有液体输送到喷射装置，以至于中断气雾剂的产生。
为了在这种情况下保证产生气雾剂，对于已知的这种装置在压力容器中构成一个旁路。在压力容器中出现不允许的压力增加时通过旁路导出气雾剂，由此使容器压力重新下降。
除了由压力容器中导出的气雾剂不再能够用于工具润滑并且所产生的气雾剂量不期望地有所减小之外，要求对于这种旁路串连一个接收和排出被导出的气雾剂的装置。由此使用于产生气雾剂的装置的结构费用不期望地增加。发明内容
本发明的目的在于，这样构成上述形式的装置，使得能够以尽可能宽的气雾剂取出量范围保证可靠地产生气雾剂。
权利要求1的特征用于实现这个目的。在其它权利要求中描述了本发明的有利实施例和符合目的的扩展结构以及同样用于实现上述目的方法。
按照本发明的用于产生气雾剂的装置具有一个喷射装置。在所述喷射装置中产生由载气和液体构成的气雾剂。载气和液体分别通过一个节流系统的至少一个节流阀流量调节地输送到喷射装置。
通过按照本发明的将载气和液体流量调节地输送到喷射装置，不仅对于小的而且对于大的气雾剂取出量都保证均匀可靠地产生气雾剂。在此特别有利的是，在气雾剂取出量的整个范围内载气和液体在气雾剂中的组分可以有针对性且可重复地预先给定。
这个优点的依据主要在于，将载气和液体流量调节地输送到喷射装置最佳地适配于气雾剂取出过程。
供给气雾剂的单元、尤其是工具，通过至少一个气雾剂出口连接到所述装置。工具到气雾剂出口的连接具有一个有效的气雾剂取出横截面，通过这个横截面根据工具的结构和运行方式输送一定的气雾剂体积流量。因此工具本身构成一个节流阀，通过该节流阀输送一定的气雾剂体积流量。
本发明的基本原理在于，借助于通过节流系统的流量控制使输入到喷射装置中的载气和液体的体积流量适配于气雾剂取出量。在此既不调节载气的压力也不调节液体的压力。而是在节流系统上实现载气输送和液体输送时的动态压力变化。
这种动态压力变化稳定地作用于气雾剂的产生以及对所连接工具的气雾剂供给。尤其是对于在时间上变化的气雾剂取出量实现一种气雾剂产生和气雾剂供给的自稳定性。
作为示例，如果在气雾剂出口上连接要被冷却和要被润滑的作为工具的钻头，只要其运行状态不改变，则通过气雾剂出口输送一个恒定流量的气雾剂。通过节流系统相应地输送一定的载气和液体的体积流量。如果钻头运行状态变化，例如钻头切入工件，使气雾剂取出横截面减小，从而对工具输送较少量的气雾剂。因为将液体和载气输送到喷射装置不是压力调节的，而是流量调节的，在气雾剂出口前面的气雾剂压力增加，由此又使更大的气雾剂体积流量输送到工具，这又促使气雾剂产生装置内部的压力稳定。
在一个有利的实施例中，流量调节根据一个检测压差的传感器实现，传感器测量供气压力PV与容器中的容器压力PB之间的压差ΔP，通过供气压力将载气输送到设置在压力容器中的喷射装置。
当压差ΔP位于第一极限值ΔP0以上时，则通过给定的节流系统调节将相应的载气和液体体积流量输送到喷射装置。当压差ΔP减小时，使这个压差位于ΔP0以下，则节流系统关闭并抑制气雾剂产生。当压差超过另一位于ΔP0以上的极限值ΔP1时，才再开始产生气雾剂。ΔP1与ΔP0之间的差值形成一个通断滞后。这个滞后防止不必要的通断过程并保证气雾剂产生的稳定性。
通过这种控制不仅对于很少而且对于很大的气雾剂取出量都保证长时间稳定地产生气雾剂。相应地在气雾剂出口上可以连接具有不仅大的而且具有小的气雾剂取出横截面的工具。在此尤其也可以可靠地对工具直径小于1.5mm的工具供给气雾剂，例如在这种工具用于深孔钻削时。在此尤其可以排除压力容器中压力关系的影响，该压力关系使得不能产生气雾剂。
此外尤其有利的是，可以通过一个固定给定的节流系统调节给定载气和液体的体积流量并且在装置运行期间不必改变。
在本发明的一个有利实施例中，装置的控制和尤其是节流系统的调节通过一个控制单元集中地实现。
在此，节流系统在一种结构中包括由控制单元控制的分别具有给定数量的节流孔的孔板结构，节流孔可以通过控制单元有选择地打开或关闭。这种借助于节流板调节体积流量的形式建立起一种与装置的其它结构无关的独立的有利方面。
在此至少一个喷嘴配有孔板结构用于输送载气，而至少另一喷嘴配有另一孔板结构用于输送液体。
按照本发明装置的另一主要优点在于，通过这个装置可以在给定的时间间隔内取出气雾剂，而装置不会由此陷入不稳定状态。
例如用于冷却和润滑钻头需要这种运行方式，在给定的时间间隔里必需将气雾剂输送到钻头。为此在气雾剂出口上设置一个关闭装置(Verschlussmittel)，该装置例如由一个可控的球阀构成。通过对球阀的相应控制可以突然地开始或结束气雾剂输出。
由于这种间隔运行改变了压力容器中的压力关系。为了跟踪这种变化，载气和液体压力调节的输送将通过由系统所决定的调节时间来承担。而对于按照本发明的装置完全无需压力调节，使得在球阀关闭时气雾剂也以不改变的节流系统参数继续产生。这样产生的气雾剂储备，在球阀打开时可以突然地排出并由此直接供钻头使用。附图说明
下面借助于附图详细描述本发明。附图中：
图1为按照本发明的用于产生气雾剂的装置的实施例方框图；
图2为用于产生气雾剂的装置的第二实施例的截面详细视图；
图3为用于按图1的装置的孔板结构实施例。具体实施方式
图1示意地示出一种用于产生气雾剂的装置1的原理结构。在所示实施例中通过装置1产生的气雾剂2用于冷却和润滑工具3、工件以及减速器和机器。在原理上这种装置1也可以用于在医疗领域中的吸入器、家具领域中的空气加湿器等类似场合产生气雾剂2。
按照图1的装置包括一个压力容器4，在其中设置一个喷射装置5。喷射装置5通过一个第一管道6输送载气而通过第二管道7输送液体。载气由空气组成并通过一个未示出的压缩空气供给装置提供供气压力PV，该压力的典型值为6bar≤PV≤10bar。液体用作为润滑剂并在所述实施例中由油构成，油通过油罐输入管道7。也可以选择使用合成酯或类似酯类。
不仅空气而且油都分别通过节流阀8、9输送到喷射装置5。构成节流系统的节流阀8、9通过一个控制单元10控制。控制单元10由一个电通断回路或类似回路构成。除节流阀8、9之外，传感器11通过一个未示出的导线连接到控制单元10上。构成为压差传感器的传感器11测量压差ΔP＝PV-PB，其中PB为压力容器4内室的压力。
喷射装置5具有一个喷射部件12，在喷射部件中设置一个喷射室13。喷射室13在其出口处向着下端扩宽。在出口下方设置一个锥形反射体14，其外表面为具有许多相互衔接的台阶15的阶梯结构。
通过固定件(Halterung)16以相对于喷射室13出口的给定距离设置反射体14，其中这个距离最好是可调的。
通过节流阀8、9将空气和油输入喷射室13，其中在进入喷射室13时由于横截面扩大出现一个负压，通过负压抽吸油并与压缩空气混合。这样获得的在其中含有小液滴的气体束输送到反射体，在反射体上首先使小液滴沉降。以高速喷出的含有其余小液滴的气体束空气在小液滴碰撞时形成更微小的油滴，由此形成含有非常微细的油颗粒的气雾剂2。
含有微细油颗粒的气雾剂2侧向偏转并通过气雾剂出口17由这个出口排出并输送到工具3，气雾剂出口在所示实施例中设置在压力容器4的顶盖上。在原理上也可以配有多个气雾剂出口17用于连接给定数量的工具3。
重的油颗粒沉降到压力容器4的底部，在压力容器中设置油储备18，它有利地用来作为产生气雾剂的油。
为了选择气雾剂2中的油颗粒大小，在气雾剂出口17前面的部位上设置一个未示出的鼠笼结构，该结构迫使气雾剂流几乎直角地偏转。较大的油颗粒不能实现这个偏转，因此只有最小的油颗粒在气雾剂流中通过气雾剂出口17从压力容器4中输出。
此外可以配置另一个未示出的喷嘴用于输入附加空气。
在气雾剂出口17与工具3之间配有一个由外部调节器控制的关闭装置19。该关闭装置19最好由一个压缩空气控制的球阀构成。这个球阀可以通过短动作时间的控制被关闭和打开，由此可以使气雾剂2到工具3的输送突然地开启和中断。
图2示出喷射装置5的一个实施例，该喷射装置基本对应于图1的实施例。尤其是该喷射装置5还具有一个喷射室13，它间隔距离地位于反射体14对面，其中反射体14通过固定件16以给定的相对于喷射室13的距离固定。
与图1所示实施例不同的是对于图2的装置配有两个各具有两个喷嘴20、21、22、23的喷嘴组，它们用于将空气和油馈入喷射装置5。
第一喷嘴组具有两个紧邻喷射室13的喷嘴20、21，其中通过第一喷嘴20将空气输送到喷射室13而通过第二喷嘴21将油输送到喷射室13。
第二喷嘴组位于第一喷嘴组的上方并同样具有一个喷嘴22用于馈入空气而第二喷嘴23用于馈入油。
通过不同喷嘴输送的油和空气分别通过在图2中未示出的节流阀8、9实现流量调节，其中节流阀8、9构成节流系统。
节流系统和将油和空气输送到喷射装置5的控制再通过控制单元10实现。
根据用于产生气雾剂的油需要量的大小来决定，或者只通过第一喷嘴系统或者通过两个喷嘴系统将油和空气送入喷射装置5。通过附加喷嘴(Zusatzduese)22也可以调节空气输入。
节流系统的节流阀8、9构成为孔板结构形式。在图3中示出一种构成为孔板结构的输送空气的节流阀8的实施例。这种孔板结构可以与压差控制无关地用于产生气雾剂。
孔板结构包括一个孔板体24，在孔板体上相互间隔距离地加工出给定数量的节流孔(Blendenoeffnung)25。节流孔25分别具有圆形横截面。节流孔25的直径最好各不相等地构成，并位于1毫米以下至几毫米的范围内。在图3中所示的孔板结构用于输送空气并具有四个并列相邻的节流孔25。在每个节流孔25前面设置一个阀门26，通过阀门将空气输送到各节流孔25。
节流孔25的直径与孔板体24的厚度相比要大。无论如何直径至少为孔板体厚度的三分之一。由此使节流孔25的纵向长度明显小于、但是至少不显著其横截面。这将使得，对于不同的通过节流横截面的空气流速保持尽可能恒定而均匀的速度断面图。
每个孔板结构的节流孔25可以通过控制单元10又选择地关闭或打开。根据哪些节流孔25被关闭或被打开，得到不同的节流阀8、9横截面，其中在所示情况下可以调节十五个不同的横截面。
输送油的孔板结构具有一种构造，这种构造基本对应于图3中孔板结构的构造。在此输送油的孔板结构在所示情况下只具有两个不同的节流孔25。
用于附加空气的孔板结构在所示情况下包括三个具有不同横截面的节流孔25。
用于产生气雾剂的装置1的控制通过控制单元10集中地实现。
根据连接到气雾剂出口17上的工具3的类型对于各孔板结构分别通过控制单元10规定，哪些节流孔25被关闭而哪些节流孔被打开。由此根据通过气雾剂出口17由压力容器4排出的气雾剂取出量，实现输送到喷射装置5中的油和空气体积流量的调节。通过给定这种体积流量在压力容器4内部实现动态压力调节，这种调节尤其导致气雾剂产生的自稳定性。尤其是气雾剂取出横截面的动态横截面变化和与此相关的气雾剂取出量变化导致压力容器4内部的压力变化，这种压力变化反作用于取出量的相应变化。这种动态过程尤其是在构成为钻头的工具3时产生，钻头钻入工件然后又由工件中导出。
通过这种方法保持稳定地产生气雾剂，而不必在装置1运行期间改变节流系统的调节。尤其是对于随时间变化的气雾剂取出量保证稳定地产生气雾剂。
节流系统的调节值符合目的地作为参数值或特性曲线存储在控制单元10内或按照需要输入这个控制单元。
用于稳定地产生气雾剂的基本上唯一的前提是，压差ΔP＝PV-PB位于给定的极限值ΔP0以上。对于给定的压缩空气供给压力PV，在压力容器4中的容器压力PB不能超过给定的极限值。极限值ΔP0位于2bar≤ΔP0≤2.5bar之间，最好位于2.2bar。通过传感器11检测压差并作为产生气雾剂控制的输入参数输入控制单元10。
如果压差位于极限值ΔP0以上，则在喷射装置5中通过在控制单元10中给定的孔板结构调节实现连续地产生气雾剂。
当压差ΔP位于极限值ΔP0以下时，则抑制气雾剂产生。为此最好关闭全部孔板结构。但是气雾剂出口17保持敞开，使得如同以前一样从压力容器4输送气雾剂2，因此使容器压力PB在时间过程中降低。
一旦压差ΔP超过另一极限值ΔP1，才再开始产生气雾剂。极限值ΔP1位于极限值ΔP0以上。ΔP1的范围最好在3bar≤ΔP1≤3.5bar，特别有利的是为3.4bar。
极限值ΔP0与ΔP1之间的偏差ΔP对于气雾剂产生的控制构成一个通断滞后，通过这种滞后防止不必要的开始和中断气雾剂产生的通断过程。由此防止系统振荡。
尤其是对于构成为钻头的工具3这是必需的，即只在固定给定的时间间隔中对相应的工具3输送气雾剂2。
例如符合目的的是，气雾剂输送限定在钻头进入工件的时间间隔上。相反，当工具3离开工件时，则要中断气雾剂产生，以防止油不必要地污染工件。
为此通过一个外部的控制操纵球阀，由此使气雾剂向工具3的输送突然地开启或关闭。