DE102017219370B3 - Device for generating an aerosol of solid particles from a liquid original by means of cold fogging - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Erzeugung eines Aerosols aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage mittels Kaltvernebelung.Die Einrichtungen zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass zur Kaltvernebelung und zur Bereitstellung einer erwärmten Trocknungsluft eine einfache technische Realisierung gegeben ist.Dazu ist oder sind eine drucklufterzeugende und/oder eine druckluftbereitstellende Einrichtung mit einem Wirbelrohr verbunden, so dass die Druckluft in einen abgekühlten Luftstrom und einen erwärmten Luftstrom aufgeteilt wird. Weiterhin sind der Ausgang des Wirbelrohrs mit dem abgekühlten Luftstrom mit einer Zerstäubungsdüse und der Ausgang des Wirbelrohrs mit dem erwärmten Luftstrom mit einer Trocknungseinrichtung der zerstäubten Vorlage verbunden. Die Zerstäubungsdüse ist darüber hinaus mit der Trocknungseinrichtung verbunden, so dass nach der Trocknungseinrichtung das Aerosol mit festen Partikeln aus der flüssigen Vorlage vorhanden ist.The invention relates to devices for generating an aerosol of solid particles from a liquid original by means of Kaltvernebelung.Die facilities are characterized in particular by the fact that for cold fogging and to provide a heated drying air a simple technical realization is given.Dazu is or are a compressed air generating and / or or a compressed air supplying device connected to a vortex tube, so that the compressed air is divided into a cooled air flow and a heated air flow. Furthermore, the output of the vortex tube with the cooled air stream with a spray nozzle and the output of the vortex tube with the heated air stream with a drying device of the atomized template are connected. The atomizing nozzle is also connected to the drying device, so that after the drying device, the aerosol with solid particles from the liquid template is present.

Description

Die Erfindung betrifft Einrichtungen zur Erzeugung eines Aerosols aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage mittels Kaltvernebelung.The invention relates to devices for generating an aerosol of solid particles from a liquid template by means of cold fogging.

Aerosole, Partikel im gasgetragenen Zustand, sind für natürliche und technische Prozesse von großer Bedeutung. Häufig besteht für technische Prozesse die Notwendigkeit, Aerosole mit bestimmten Eigenschaften zu erzeugen. Eine solche, für die Erzeugung eines technischen Aerosols bestimmte Einrichtung, wird als Aerosolgenerator bezeichnet. Die Wirkprinzipien eines Aerosolgenerators können sehr vielfältig sein. Dies reicht beispielsweise von der Dispergierung eines vorgelegten Haufwerkes bis hin zur Zerstäubung eines flüssigen Mediums. Letzteres wird angewendet für den Fall, dass ein Aerosol bestehendaus Flüssigkeitströpfchen gewünscht wird. Praktische Beispiele dafür sind Anlagen zur Farbbeschichtung oder Haushaltsprays aber auch Prüfaerosolgeneratoren für den Filtertest. Oft wird dabei das Prinzip der Zweistoffdüse, betrieben mit Treibgas, angewendet.Aerosols, particles in the gas-borne state, are of great importance for natural and technical processes. Often there is a need for technical processes to produce aerosols with certain properties. Such a device intended for the production of a technical aerosol is called an aerosol generator. The principles of action of an aerosol generator can be very diverse. This ranges, for example, from the dispersion of a submitted heap to the atomization of a liquid medium. The latter is used in the case where an aerosol consisting of liquid droplets is desired. Practical examples are systems for color coating or household sprays but also test aerosol generators for the filter test. Often the principle of the two-fluid nozzle, operated with propellant, is used.

Eine spezielle Form dieser Aerosolgenerierung wird durch das Ziel gebildet, Aerosole aus einer flüssigen Vorlage in Form fester Partikel zur Verfügung zu haben. Grundsätzlich lassen sich hierbei zwei Varianten des Prozesses unterscheiden, zum einen die Verwendung einer Lösung von Stoffen, die als Aerosolmaterial dienen und zum anderen die Verwendung einer Suspension, die die Partikel bereits in fester Form enthält.A particular form of this aerosol generation is formed by the goal of having aerosols from a liquid template in the form of solid particles. In principle, two variants of the process can be distinguished, on the one hand the use of a solution of substances which serve as aerosol material and, on the other hand, the use of a suspension which already contains the particles in solid form.

Wird eine solche Vorlage zerstäubt, so entstehen gasgetragene Tröpfchen. Das Zerstäuben erfolgt üblicherweise durch ein unter Druck stehendes Gas, welches durch Entspannung eine hohe Strömungsgeschwindigkeit erreicht. Durch Scherwirkung an der als kontinuierliche Phase zugeführten Vorlage entstehen in der Folge die gasgetragenen Tröpfchen. Stets entsteht dabei ein Spektrum an Tröpfchendurchmessern. Üblich ist die Anordnung der Zerstäubungseinrichtung in einem Prozessraum mit einer Öffnung für die Abgabe des Aerosols.If such a template is atomized, gas-borne droplets are formed. The sputtering is usually carried out by a pressurized gas which reaches a high flow velocity by relaxation. By shear action on the supplied as a continuous phase template arise in the sequence, the gas-borne droplets. There is always a spectrum of droplet diameters. The arrangement of the atomizing device in a process space with an opening for the discharge of the aerosol is customary.

Gemeinsam ist beiden Varianten des Prozesses, dass das eigentliche Aerosol erst nach Entzug der Flüssigkeit aus den Tröpfchen zur Verfügung steht. Das Trägergas des Aerosols kann bei bekannten technischen Gestaltungen diese Flüssigkeit nicht mehr aufnehmen, da das Trägergas an Flüssigkeit bereits zu einem hohen Maße gesättigt ist. Dies liegt daran, dass die bei der Zerstäubung entstehenden Tröpfchen eine sehr hohe massenbezogene Oberfläche aufweisen und damit einen intensiver Stoffübergang von den Tröpfchen zum Trägergas stattfindet.Common to both variants of the process is that the actual aerosol is available only after removal of the liquid from the droplets. The carrier gas of the aerosol can no longer absorb this liquid in known technical designs, since the carrier gas is already saturated to liquid to a high degree. This is due to the fact that the droplets produced during the atomization have a very high mass-related surface and thus an intensive mass transfer from the droplets to the carrier gas takes place.

Von besonderer Bedeutung für diesen Aufsättigungsprozess ist die Fraktion der größeren Tröpfchen des erzeugten Durchmesserspektrums. Zum einen repräsentieren sie einen hohen Masseanteil an Flüssigkeit und tragen damit überproportional zur Aufsättigung bei. Aufgrund der Größe findet eine vollständige Verdunstung nicht statt. Zum anderen wird ein hoher Anteil dieser Tröpfchen oft schon im Prozessraum abgeschieden.Of particular importance for this saturation process is the fraction of the larger droplets of the diameter spectrum produced. On the one hand, they represent a high mass fraction of liquid and thus contribute disproportionately to the saturation. Due to the size of a complete evaporation does not take place. On the other hand, a high proportion of these droplets are often already deposited in the process space.

Durch den intensiven Kontakt mit den Tröpfchen, auch der Anteil der im Aerosolgenerator technisch bedingt stets schon abgeschieden wird, ist die relative Feuchte des Trägergases bereits beim Ausströmen aus dem Aerosolgenerator stark erhöht.Due to the intensive contact with the droplets, and the proportion of the aerosol generator for technical reasons is always already deposited, the relative humidity of the carrier gas is already greatly increased when it flows out of the aerosol generator.

Deshalb erfolgt der Vorgang der Aerosoltrocknung üblicherweise durch das Zumischen von Trocknungsgas mit geringer relativer Feuchte. Durch die Trocknungsluft wird das Aerosol jedoch in der Konzentration herabgesetzt und damit verdünnt. Dieser Verdünnungseffekt ist in vielen Anwendungen nicht wünschenswert.Therefore, the process of aerosol drying is usually carried out by admixing drying gas with low relative humidity. Due to the drying air, however, the aerosol is reduced in concentration and thus diluted. This dilution effect is undesirable in many applications.

Das Trocknen des Aerosols wird durch die Aufnahmefähigkeit der Trocknungsluft für verdunstete Flüssigkeit beeinflusst. Ist das Gleichgewicht erreicht, das heißt die Aufnahmefähigkeit der Trocknungsluft erschöpft, so findet keine weitere Trocknung statt. Ein nicht vollständig getrocknetes Aerosol kann in der Anwendung jedoch problematisch sein. Daraus resultiert eine Mindestmenge an Trocknungsluft, die zugegeben werden muss.The drying of the aerosol is influenced by the absorption capacity of the drying air for evaporated liquid. Once the equilibrium has been reached, that is to say the absorption capacity of the drying air is exhausted, no further drying takes place. However, an incompletely dried aerosol may be problematic in the application. This results in a minimum amount of drying air that must be added.

Ein zweiter wichtiger Aspekt besteht in der Kinetik des Trocknungsprozesses. Für die Trocknung steht im technischen Prozess nur eine begrenzte Zeit zur Verfügung. Dies resultiert aus üblichen Aerosolströmen und dem begrenzten, zur Verfügung stehenden Bauraum für den Trocknungsprozess. Ist die Geschwindigkeit des Stoffüberganges von den zu trocknenden Tröpfchen zur Trocknungsluft zu klein, wird die Aufnahmekapazität der Trocknungsluft nicht ausgeschöpft oder die Trocknung bleibt zusätzlich unvollständig. Wird die Menge an Trocknungsluft zur Abhilfe weiter erhöht, ergeben sich bei gegebenem Bauraum verkürzte, wiederum nachteilig wirkende Verweilzeiten.A second important aspect is the kinetics of the drying process. There is only a limited amount of time available for drying in the technical process. This results from conventional aerosol streams and the limited, available space for the drying process. If the speed of the mass transfer from the droplets to be dried to the drying air is too small, the absorption capacity of the drying air is not exhausted or the drying remains additionally incomplete. If the amount of drying air for remedying further increased, resulting in a given space shortened, again detrimental residence times.

Die Verbesserung der Kinetik wird bekannterweise durch Vorwärmung der Trocknungsluft erreicht. Dies führt zu einem nicht unerheblich hohen technischen Aufwand.The improvement of the kinetics is known to be achieved by preheating the drying air. This leads to a not inconsiderable high technical complexity.

Nach dem Stand der Technik wird die Zerstäubung der Flüssigkeit mit gegenüber Umgebung verminderter Temperatur durch Kaltvernebelung durchgeführt. Eine vorrichtung zur Erzeugung eines Aerosols durch Kaltvernebelung ist so durch die Druckschrift DE 10 2012 203 011 A1 bekannt. Dies bewirkt, dass der hochgradig gesättigte Trägergasstrom nach dem Prozessschritt Zerstäubung durch einfache Aufwärmung durch Wärmezufuhr aus der Umgebung in der Flüssigkeitssättigung vermindert wird. Damit steht im Trägergasstrom Aufnahmekapazität für die Flüssigkeit der Tröpfchen zur Verfügung, ohne dass dazu im günstigsten Fall externe Trocknungsluft hinzugefügt werden muss. Externe Trocknungsluft wird dann nur noch zur Verbesserung der Kinetik benötigt, welche im optimalen Fall erwärmt zugeführt wird.According to the prior art, the atomization of the liquid is performed with reduced ambient temperature by cold fogging. A device for generating an aerosol by cold fogging is so by the document DE 10 2012 203 011 A1 known. This causes the highly saturated carrier gas stream to be reduced in liquid saturation after the process step of atomization by simply heating up with heat from the environment. Thus, in the carrier gas flow absorption capacity for the liquid of the droplets available without the need to add external drying air in the best case. External drying air is then needed only to improve the kinetics, which is supplied heated in the optimal case.

Ein weiterer Schwerpunkt betrifft die Zerstäubungsdüse. Anwendungen, die eine große Menge an Aerosol erfordern, wie zum Beispiel die Abscheidegradprüfung hocheffizienter Luftfilter, müssen mit speziellen Lösungen für die Zerstäubung ausgerüstet werden. So ist durch die Druckschrift US 5,609,798 A ein Aerosolgenerator mit einer größeren Anzahl von parallel betriebenen Düsen bekannt, der nach dem Prinzip der Zweistoffdüse arbeitet. Austritt des Treibgases ist damit eine Vielzahl von Bohrungen, an denen durch Verminderung des statischen Druckes Flüssigkeit aus der Vorlage angesaugt und zerstäubt wird. Eine Weiterentwickelung dazu ist durch die Druckschrift DE 198 21 552 C1 als Aerosolgenerator bekannt, in dem eine größere Anzahl von Bohrungen zu einem Schlitz vereinigt sind. Diese Düse wird dann in die Flüssigkeitsvorlage getaucht betrieben.Another focus is the atomizing nozzle. Applications requiring a large amount of aerosol, such as the high efficiency air filter efficiency, must be equipped with special solutions for atomization. So is by the document US 5,609,798 A an aerosol generator with a larger number of nozzles operated in parallel, which operates on the principle of the two-fluid nozzle. Outlet of the propellant gas is thus a variety of holes where sucked by atomizing the static pressure liquid from the template and is atomized. A further development to this is by the publication DE 198 21 552 C1 known as aerosol generator, in which a larger number of holes are combined to form a slot. This nozzle is then operated submerged in the liquid reservoir.

Gemeinsam ist diesen bekannten technischen Lösungen, dass die Flüssigkeitsvorlage einen gewissen Umfang im Bereich einiger bis mehrerer Liter Volumen betragen muss. Insbesondere für den Fall, dass die Flüssigkeitsvorlage ein kostenintensives Stoffsystem darstellt, ist der große mengenmäßige Umfang der Flüssigkeitsvorlage von Nachteil. Ein Beispiel ist die Abscheidegradprüfung hocheffizienter Luftfilter. Derartige Filter werden mit Partikeln geprüft, deren Größe möglichst der des Abscheidegradminimums entsprechen. Für alle anderen Partikelgrößen wird ein besserer Abscheidegrad erreicht. Vorzugsweise werden möglichst keine weiteren Partikelgrößen an der Filterprüfung beteiligt, da auch diese Partikel den Filter beladen und auch nach der Prüfung im Filter dauerhaft verbleiben. Daraus resultiert die Forderung nach quasimonodispersen Partikeln für derartige Filterprüfungen. Diese Partikelsysteme sind in Form einer wässrigen Suspension von Polymerpartikeln bekannt, jedoch sehr kostenintensiv.Common to these known technical solutions that the liquid template must be a certain extent in the range of several to several liters of volume. In particular, in the event that the liquid template is a costly substance system, the large quantitative scope of the liquid template is disadvantageous. One example is the separation efficiency test of highly efficient air filters. Such filters are tested with particles whose size as possible correspond to the Abscheidegradminimums. For all other particle sizes, a better degree of separation is achieved. Preferably no further particle sizes are involved in the filter test, since these particles also load the filter and remain permanently in the filter even after the test. This results in the demand for quasimonodisperse particles for such filter tests. These particle systems are known in the form of an aqueous suspension of polymer particles, but very expensive.

Durch die Druckschrift DE 10 2009 041 742 A1 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von Kaltluft für medizinische Zwecke bekannt, wobei ein Druckluftstrom mittels eines Wirbelrohrs in einen Kaltluftstrom und einen Heißluftstrom aufteilbar ist.Through the publication DE 10 2009 041 742 A1 a device for generating cold air for medical purposes is known, wherein a compressed air flow by means of a vortex tube into a cold air flow and a hot air flow can be divided.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols aus festen Partikeln durch Kaltvernebelung einfach und ökonomisch günstig bereitzustellen.The specified in claim 1 invention has for its object to provide a device for generating an aerosol of solid particles by cold fogging easy and economical low.

Diese Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmalen gelöst.This object is achieved with the features listed in claim 1.

Die Einrichtungen zur Erzeugung eines Aerosols aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage mittels Kaltvernebelung zeichnen sich insbesondere dadurch aus, dass zur Kaltvernebelung und zur Bereitstellung einer erwärmten Trocknungsluft eine einfache technische Realisierung gegeben ist.The means for generating an aerosol of solid particles from a liquid original by means of cold fogging are characterized in particular by the fact that for cold atomization and to provide a heated drying air is given a simple technical realization.

Dazu ist oder sind eine drucklufterzeugende und/oder eine druckluftbereitstellende Einrichtung mit einem Wirbelrohr verbunden, so dass die Druckluft in einen abgekühlten Luftstrom und einen erwärmten Luftstrom aufgeteilt wird. Weiterhin sind der Ausgang des Wirbelrohrs mit dem abgekühlten Luftstrom mit einer Zerstäubungsdüse und der Ausgang des Wirbelrohrs mit dem erwärmten Luftstrom mit einer Trocknungseinrichtung der zerstäubten Vorlage verbunden. Die Zerstäubungsdüse ist darüber hinaus mit der Trocknungseinrichtung verbunden, so dass nach der Trocknungseinrichtung das Aerosol mit festen Partikeln aus der flüssigen Vorlage vorhanden ist.For this purpose, a compressed air generating and / or a compressed air providing device is or are connected to a vortex tube, so that the compressed air is divided into a cooled air flow and a heated air flow. Furthermore, the output of the vortex tube with the cooled air stream with a spray nozzle and the output of the vortex tube with the heated air stream with a drying device of the atomized template are connected. The atomizing nozzle is also connected to the drying device, so that after the drying device, the aerosol with solid particles from the liquid template is present.

Damit ist eine einfache technische Realisierung sowohl der Kaltvernebelung als auch der Bereitstellung der erwärmten Trocknungsluft gegeben. Eine einfache Gestaltung der Kaltvernebelung wird durch den Betrieb der Zerstäubung mit gekühltem Druckgas bei gegen Wärmeaustausch isoliertem Prozessraum erreicht. Im optimalen Fall wird durch die Trocknungsluft genau die Wärmemenge zugeführt, die der Zerstäubungsluft zur Abkühlung entzogen wurde. Damit erreicht das Aerosol nach dem Zumischen der Trocknungsluft wieder die Umgebungstemperatur ohne dass eine Wärmezufuhr aus der Umgebung erforderlich wird.For a simple technical realization of both the cold fogging and the provision of the heated drying air is given. A simple design of cold fogging is achieved by the operation of the atomization with cooled compressed gas in insulated against heat exchange process space. In the optimal case, the drying air supplies exactly the amount of heat that was removed from the atomizing air for cooling. Thus, the aerosol reaches the ambient temperature again after admixing the drying air without a heat input from the environment is required.

Die bei der Kaltvernebelung erforderliche abgekühlte Zerstäubungsluft und die für die Trocknung oder Wiedererwärmung erforderliche Luft wird technisch einfach in einem gemeinsamen Prozessschritt bereitgestellt. Dazu wird ein bekanntes Wirbelrohr, auch als Vortex Rohr bekannt, eingesetzt.The cooled atomizing air required for cold atomization and the air required for drying or reheating are provided in a technically simple manner in a common process step. For this purpose, a known vortex tube, also known as vortex tube used.

Die Druckluft wird dabei in einen abgekühlten und einen erwärmten Teilstrom aufgeteilt. Der kalte Teilstrom wird zur Zerstäubung bei verminderter Temperatur (Kaltvernebelung) eingesetzt, der erwärmte Teilstrom wird für die Wiedererwärmung und Trocknung des Aerosols verwendet. Es wird der optimale Fall erreicht, dass die Wärmeströme jeweils des abgekühlten und des erwärmten Teilstromes in guter Näherung gleich sind. Daraus ergibt sich bei Mischung der Teilströme im Prozessschritt Trocknung, dass der austretende Aerosolstrom wieder die Temperatur der eingespeisten Druckluft in das Gesamtsystem erreicht. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass kein nennenswerter Wärmeaustausch mit der Umgebung stattfindet. Üblicherweise ist die Temperatur der zugeführten Druckluft im Bereich der Umgebungstemperatur, so dass vorteilhafter Weise auch das getrocknete Aerosol in diesem Zustand vorliegt. Dies begünstigt die Verwendbarkeit des Aerosols in technischen Prozessen.The compressed air is divided into a cooled and a heated partial flow. The cold partial flow is used for atomization at reduced temperature (cold fogging), the heated partial flow is used for reheating and drying of the aerosol. It is achieved the optimal case that the heat flows in each case of the cooled and the heated partial flow are in a good approximation equal. This results in mixing the partial streams in the process step drying, that the exiting aerosol flow again the Temperature of the injected compressed air reaches the entire system. This is especially true in the event that no appreciable heat exchange with the environment takes place. Usually, the temperature of the supplied compressed air is in the range of the ambient temperature, so that advantageously also the dried aerosol is present in this state. This favors the usability of the aerosol in technical processes.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Patentansprüchen 2 bis 8 angegeben.Advantageous embodiments of the invention are specified in the claims 2 to 8.

Der die Zerstäubungsdüse aufweisende Prozessraum ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 2 ein gegen Wärmeaustausch isolierter Prozessraum.The process chamber having the atomizing nozzle is, according to the embodiment of claim 2, a process space isolated from heat exchange.

Die Trocknungseinrichtung ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 3 ein in Strömungsrichtung des Aerosols nach dem Prozessraum nachgeordneter Trocknungsraum mit einem Ausgang des Aerosols aus festen Partikeln.The drying device is according to the embodiment of claim 3 downstream in the flow direction of the aerosol downstream of the process chamber drying space with an outlet of the aerosol of solid particles.

Der Zerstäubungsdüse ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 4 ein Prallabscheider nachgeordnet, so dass größere Partikel abgeschieden werden. Weiterhin ist ein Behälter zur Aufnahme der größeren Partikel im Prozessraum angeordnet.The sputtering nozzle is arranged downstream of the embodiment of claim 4, a baffle separator, so that larger particles are deposited. Furthermore, a container for receiving the larger particles in the process space is arranged.

Der Behälter zur Aufnahme der flüssigen Vorlage und der abgeprallten größeren Partikel ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 5 über eine Pumpe mit der Zerstäubungsdüse verbunden.The container for receiving the liquid template and the bounced larger particles is connected according to the embodiment of claim 5 via a pump with the atomizing nozzle.

Ein in Richtung des austretenden Strahles eines Aerosols angeordneter bekannter Prallabscheider scheidet größere Partikel ab. Diese Partikel sammeln sich am Boden des Prozessraumes und werden in der dort befindlichen Flüssigkeitsvorlage wieder aufgenommen. Für die Flüssigkeit, die nicht als Aerosol der kleineren Partikelgrößenfraktion den Prozessraum verlässt, entsteht somit ein Kreislauf, da die Pumpe aus dieser Vorlage saugseitig mit Flüssigkeit versorgt wird. Damit kann eine große Aerosolmenge bei einer mengenmäßig vertretbar geringen Flüssigkeitsvorlage bereitgestellt werden.A known impact separator arranged in the direction of the exiting jet of an aerosol separates larger particles. These particles collect at the bottom of the process chamber and are resumed in the liquid template located there. For the liquid, which does not leave the process space as an aerosol of the smaller particle size fraction, thus creates a cycle, since the pump is supplied from this template on the suction side with liquid. Thus, a large amount of aerosol can be provided at a quantitatively acceptable liquid template.

Die Zerstäubungsdüse ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 6 eine Zweistoffdüse mit einer Mehrzahl von Öffnungen, einem Schlitz oder einem durch zwei ineinander angeordnete Rohre ausgebildeten Ringspalt zum Austritt des Aerosols. Die Zweistoffdüse ist weiterhin mit dem Ausgang des Wirbelrohrs mit dem abgekühlten Luftrom und der flüssigen Vorlage verbunden. Damit kann vorteilhafterweise eine große Menge an Aerosol erzeugt werden, so dass die Einrichtung insbesondere auch zur Abscheidegradprüfung hocheffizienter Luftfilter verwendet werden kann. Derartige Filter werden mit Partikeln geprüft, deren Größe möglichst der des Abscheidegradminimums entsprechen. Für alle anderen Partikelgrößen wird ein besserer Abscheidegrad erreicht. Vorzugsweise werden möglichst keine weiteren Partikelgrößen an der Filterprüfung beteiligt, da auch diese Partikel den Filter beladen und auch nach der Prüfung im Filter dauerhaft verbleiben. Vorteilhafterweise können mit der Einrichtung so quasimonodispersen Partikel bereitgestellt werden.The sputtering nozzle according to the embodiment of claim 6, a two-fluid nozzle with a plurality of openings, a slot or an annular gap formed by two nested tubes to the exit of the aerosol. The two-fluid nozzle is further connected to the outlet of the vortex tube with the cooled air stream and the liquid template. Thus, advantageously, a large amount of aerosol can be generated, so that the device can be used in particular for Abscheidegradprüfung high-efficiency air filter. Such filters are tested with particles whose size as possible correspond to the Abscheidegradminimums. For all other particle sizes, a better degree of separation is achieved. Preferably no further particle sizes are involved in the filter test, since these particles also load the filter and remain permanently in the filter even after the test. Advantageously, quasi-monodisperse particles can be provided with the device.

Die Zweistoffdüse mit einem Ringspalt als Austritt des Aerosols ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 7 mit einer Flüssigkeitspumpe so verschalten, dass die Flüssigkeit der Vorlage entgegen dem Druck des abgekühlten Luftstroms des Wirbelrohrs als Treibgas in den so unter Druck stehenden Innenraum der Zweistoffdüse geleitet wird. Dann durchströmen Flüssigkeit und Treibgas gemeinsam und gleichzeitig den Ringspalt in Form einer Mehrphasenströmung. Die Scherwirkung führt zur Zerstäubung der Flüssigkeit zum Aerosol.The two-fluid nozzle with an annular gap as the outlet of the aerosol is connected according to the embodiment of claim 7 with a liquid pump so that the liquid of the template is passed against the pressure of the cooled air flow of the vortex tube as a propellant gas in the thus pressurized interior of the two-fluid nozzle. Then liquid and propellant flow together and simultaneously the annular gap in the form of a multi-phase flow. The shearing action leads to atomization of the liquid to the aerosol.

Das Wirbelrohr ist nach der Weiterbildung des Patentanspruchs 8 mit der Zerstäubungsdüse und der Trocknungseinrichtung so verbunden, dass durch die Trocknungsluft genau die Wärmemenge zugeführt wird, die der Zerstäubungsluft zur Abkühlung entzogen wurde. Damit erreicht vorteilhafterweise das Aerosol aus festen Partikeln nach dem Zumischen der Trocknungsluft wieder die Umgebungstemperatur, ohne dass eine Wärmezufuhr aus der Umgebung erforderlich wird.The vortex tube is connected according to the embodiment of claim 8 with the atomizing nozzle and the drying device so that exactly the amount of heat is supplied by the drying air, which was removed from the atomizing air for cooling. This advantageously achieves the aerosol of solid particles after admixing the drying air again the ambient temperature without a heat input from the environment is required.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung prinzipiell dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention is illustrated in principle in the drawing and will be described in more detail below.

Es zeigt:

  • 1 eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage mittels Kaltvernebelung.
It shows:
  • 1 a device for generating an aerosol of solid particles from a liquid template by means of cold fogging.

Eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols 1 aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage 2 mittels Kaltvernebelung besteht im Wesentlichen aus einer drucklufterzeugenden Einrichtung 3, einem Wirbelrohr 4, einer Zerstäubungsdüse 5, einem Prallabscheider 6, einer Trocknungseinrichtung 7 und einer Pumpe 8.A device for generating an aerosol 1 from solid particles from a liquid template 2 By means of cold fogging consists essentially of a compressed air generating device 3 , a vortex tube 4 , a spray nozzle 5 a baffle separator 6 , a drying device 7 and a pump 8th ,

Die 1 zeigt eine Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols 1 aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage 2 mittels Kaltvernebelung in einer prinzipiellen Darstellung.The 1 shows a device for generating an aerosol 1 from solid particles from a liquid template 2 by cold fogging in a schematic representation.

Die drucklufterzeugende Einrichtung 3 ist mit dem Wirbelrohr 4 verbunden, so dass die eingespeiste Druckluft in einen abgekühlten Luftstrom und einen erwärmten Luftstrom aufgeteilt wird. Der Ausgang des Wirbelrohrs 4 mit dem abgekühlten Luftstrom ist mit der Zerstäubungsdüse 5 und der Ausgang des Wirbelrohrs 4 mit dem erwärmten Luftstrom mit der Trocknungseinrichtung 7 der zerstäubten Vorlage 2 verbunden. Weiterhin ist die Zerstäubungsdüse 5 mit der Trocknungseinrichtung 7 verbunden, so dass nach der Trocknungseinrichtung 7 ein Aerosol 1 mit festen Partikeln aus der flüssigen Vorlage 2 vorhanden ist. Die flüssige Vorlage 2 befindet sich dazu in einem Behälter, der mit einem Einlass 10 für Flüssigkeit versehen ist. Wenigstens die Zerstäubungsdüse 5, die flüssige Vorlage 2 und der Prallabscheider 6 sind die Bestandteile eines gegen Wärmeaustausch isolierten Prozessraums 9.The compressed air generating device 3 is with the vortex tube 4 connected, so that the injected compressed air is divided into a cooled air flow and a heated air flow. The exit of the vortex tube 4 with the cooled air stream is with the atomizing nozzle 5 and the output of the vortex tube 4 with the heated air flow with the drying device 7 the atomized original 2 connected. Furthermore, the atomizing nozzle 5 with the drying device 7 connected, so after the drying device 7 an aerosol 1 with solid particles from the liquid template 2 is available. The liquid template 2 is located in a container with an inlet 10 is provided for liquid. At least the atomizing nozzle 5 , the liquid template 2 and the impact separator 6 are the components of a process chamber insulated against heat exchange 9 ,

Die Zerstäubungsdüse 5 ist eine bekannte Zweistoffdüse mit einer Mehrzahl von Öffnungen, einem Schlitz oder einem durch zwei ineinander angeordnete Rohre ausgebildeten Ringspalt zum Austritt des Aerosols 1, die mit dem Ausgang des Wirbelrohrs 4 mit dem abgekühlten Luftrom und der flüssigen Vorlage 2 verbunden ist.The atomizing nozzle 5 is a known two-fluid nozzle having a plurality of openings, a slot or an annular gap formed by two nested tubes for exiting the aerosol 1 connected to the outlet of the vortex tube 4 with the cooled air stream and the liquid original 2 connected is.

In einer Ausführungsform kann die Zweistoffdüse mit einem Ringspalt als Austritt des Aerosols 1 mit einer Flüssigkeitspumpe 8 so verschalten sein, dass die Flüssigkeit der Vorlage 2 entgegen dem Druck des Treibgases, hier der abgekühlte Luftstrom aus dem Wirbelrohr 4 direkt oder über eine Pumpe, in den so unter Druck stehenden Innenraum der Zweistoffdüse geleitet wird. Flüssigkeit und Treibgas durchströmen gemeinsam und gleichzeitig den Ringspalt der Zweistoffdüse als Zerstäubungsdüse 5 in Form einer Mehrphasenströmung.In one embodiment, the two-fluid nozzle may have an annular gap as the exit of the aerosol 1 with a liquid pump 8th be so interconnect that the liquid of the template 2 against the pressure of the propellant gas, here the cooled air flow from the vortex tube 4 directly or via a pump, into the thus pressurized interior of the two-fluid nozzle is passed. Liquid and propellant flow together and simultaneously the annular gap of the two-fluid nozzle as a spray nozzle 5 in the form of a multiphase flow.

Der Zerstäubungsdüse 5 ist der Prallabscheider 6 nachgeordnet, so dass größere Partikel abgeschieden werden. Der Prallabscheider ist mit der dem Behälter als Vorlage 2 der Flüssigkeit verbunden, so dass die größeren abgeschiedenen Partikel in die Vorlage 2 gelangen. Der Behälter zur Aufnahme der flüssigen Vorlage 2 und der abgeprallten größeren Partikel ist über die Pumpe 8 mit der Zerstäubungsdüse 5 verbunden.The atomizing nozzle 5 is the impact separator 6 downstream, so that larger particles are deposited. The baffle separator is with the container as a template 2 connected to the liquid, leaving the larger deposited particles in the template 2 reach. The container for holding the liquid template 2 and the bounced larger particles is over the pump 8th with the atomizing nozzle 5 connected.

Die Trocknungseinrichtung 7 ist ein in Strömungsrichtung des Aerosols 1 nach dem Prozessraum 9 nachgeordneter Trocknungsraum mit einem Ausgang des Aerosols 1 aus festen Partikeln.The drying device 7 is one in the flow direction of the aerosol 1 after the process room 9 downstream drying room with an outlet of the aerosol 1 from solid particles.

Das Wirbelrohr 4 kann vorteilhafterweise mit der Zerstäubungsdüse 5 und der Trocknungseinrichtung 7 so verbunden sein, dass durch die Trocknungsluft als der durch das Wirbelrohr 4 zugeführte, erwärmte Luftstrom genau die Wärmemenge zugeführt wird, die der Zerstäubungsluft als der durch das Wirbelrohr 4 zugeführte, abgekühlte Luftstrom zur Abkühlung entzogen wurde. Damit erreicht das Aerosol 1 aus festen Partikeln nach dem Zumischen der Trocknungsluft wieder die Temperatur der Umgebung, ohne dass eine Wärmezufuhr aus der Luft 11 der Umgebung erforderlich wird.The vortex tube 4 can advantageously with the atomizing nozzle 5 and the drying device 7 be so connected by the drying air as that through the vortex tube 4 fed, heated air flow is fed exactly the amount of heat that the atomizing air than that through the vortex tube 4 fed, cooled air stream was removed for cooling. This is what the aerosol reaches 1 from solid particles after admixing the drying air again the temperature of the environment, without that a supply of heat from the air 11 the environment is required.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11
Aerosolaerosol
22
flüssige Vorlageliquid template
33
drucklufterzeugende Einrichtungcompressed air generating device
44
Wirbelrohrvortex tube
55
Zerstäubungsdüseatomizing nozzle
66
Prallabscheiderimpactor
77
Trocknungseinrichtungdrying device
88th
Pumpepump
99
Prozessraumprocess space
1010
Einlassinlet
1111
Luftair

Claims (8)

Einrichtung zur Erzeugung eines Aerosols (1) aus festen Partikeln aus einer flüssigen Vorlage (2) mittels Kaltvernebelung, dadurch gekennzeichnet, dass eine drucklufterzeugende und/oder eine druckluftbereitstellende Einrichtung (3) mit einem Wirbelrohr (4) verbunden ist oder sind, so dass die Druckluft in einen abgekühlten Luftstrom und einen erwärmten Luftstrom aufgeteilt wird, dass der Ausgang des Wirbelrohrs (4) mit dem abgekühlten Luftstrom mit einer Zerstäubungsdüse (5) und der Ausgang des Wirbelrohrs (4) mit dem erwärmten Luftstrom mit einer Trocknungseinrichtung (7) der zerstäubten Vorlage verbunden sind und dass die Zerstäubungsdüse (5) mit der Trocknungseinrichtung (7) verbunden ist, so dass nach der Trocknungseinrichtung (7) das Aerosol (1) mit festen Partikeln aus der flüssigen Vorlage (2) vorhanden ist.Device for producing an aerosol (1) from solid particles from a liquid original (2) by means of cold fogging, characterized in that a compressed air generating and / or compressed air providing means (3) is or are connected to a vortex tube (4), so that the Air is divided into a cooled air flow and a heated air flow, that the output of the vortex tube (4) with the cooled air flow with a spray nozzle (5) and the output of the vortex tube (4) with the heated air flow with a drying device (7) of the atomized Template are connected and that the atomizing nozzle (5) with the drying device (7) is connected, so that after the drying device (7), the aerosol (1) with solid particles from the liquid template (2) is present. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der die Zerstäubungsdüse (5) aufweisende Prozessraum (9) ein gegen Wärmeaustausch isolierter Prozessraum (9) ist.Setup after Claim 1 , characterized in that the process chamber (9) having the atomizing nozzle (5) is a process chamber (9) insulated against heat exchange. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Trocknungseinrichtung (7) ein in Strömungsrichtung des Aerosols (1) nach dem Prozessraum (9) nachgeordneter Trocknungsraum mit einem Ausgang des Aerosols (1) aus festen Partikeln ist.Furnishing according to the Claims and 2 , characterized in that the drying device (7) is a downstream in the flow direction of the aerosol (1) after the process chamber (9) drying space with an outlet of the aerosol (1) of solid particles. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Zerstäubungsdüse (5) ein Prallabscheider (6) nachgeordnet ist, so dass größere Partikel abgeschieden werden, und dass ein Behälter zur Aufnahme der größeren Partikel im Prozessraum (9) angeordnet ist. Furnishing according to the Claims and 2 , characterized in that the atomizing nozzle (5) is arranged downstream of a baffle separator (6), so that larger particles are deposited, and that a container for receiving the larger particles in the process chamber (9) is arranged. Einrichtung nach den Patentansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter zur Aufnahme der flüssigen Vorlage (2) und der abgeprallten größeren Partikel über eine Pumpe (8) mit der Zerstäubungsdüse (5) verbunden ist.Furnishing according to the Claims and 4 , characterized in that the container for receiving the liquid template (2) and the bounced larger particles via a pump (8) with the Zerstäubungsdüse (5) is connected. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zerstäubungsdüse (5) eine Zweistoffdüse mit einer Mehrzahl von Öffnungen, einem Schlitz oder einem durch zwei ineinander angeordnete Rohre ausgebildeten Ringspalt zum Austritt des Aerosols (1) ist und dass die Zweistoffdüse mit dem Ausgang des Wirbelrohrs (4) mit dem abgekühlten Luftrom und der flüssigen Vorlage (2) verbunden ist.Setup after Claim 1 , characterized in that the atomizing nozzle (5) is a two-fluid nozzle with a plurality of openings, a slot or an annular gap formed by two nested tubes to the outlet of the aerosol (1) and that the two-fluid nozzle with the output of the vortex tube (4) the cooled air stream and the liquid template (2) is connected. Einrichtung nach Patentanspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zweistoffdüse mit einem Ringspalt als Austritt des Aerosols (1) mit einer Flüssigkeitspumpe so verschalten ist, dass die Flüssigkeit der Vorlage (2) entgegen dem Druck des abgekühlten Luftstroms des Wirbelrohrs (4) als Treibgas in den so unter Druck stehenden Innenraum der Zweistoffdüse geleitet wird, wobei dann Flüssigkeit und Treibgas gemeinsam und gleichzeitig den Ringspalt in Form einer Mehrphasenströmung durchströmen.Setup after Claim 6 , characterized in that the two-fluid nozzle with an annular gap as outlet of the aerosol (1) with a liquid pump is connected so that the liquid of the template (2) against the pressure of the cooled air flow of the vortex tube (4) as a propellant in the so under pressure standing interior of the two-fluid nozzle is passed, in which case liquid and propellant gas together and simultaneously flow through the annular gap in the form of a multi-phase flow. Einrichtung nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wirbelrohr (4) mit der Zerstäubungsdüse (5) und der Trocknungseinrichtung (7) so verbunden ist, dass durch die Trocknungsluft genau die Wärmemenge zugeführt wird, die der Zerstäubungsluft zur Abkühlung entzogen wurde, so dass das Aerosol (1) aus festen Partikeln nach dem Zumischen der Trocknungsluft wieder die Umgebungstemperatur erreicht, ohne dass eine Wärmezufuhr aus der Umgebung erforderlich wird.Setup after Claim 1 , characterized in that the vortex tube (4) with the atomizing nozzle (5) and the drying device (7) is connected so that exactly the amount of heat is supplied by the drying air, which was withdrawn from the atomizing air for cooling, so that the aerosol (1 ) from solid particles after admixing the drying air reaches the ambient temperature again, without the need for heat from the environment is required.
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