DE10243338A1 - Production of aerosols, used in production of corona discharges and radioactive preparations, involves applying electrical potential to electrode close to outlet opening from which droplets are released - Google Patents

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Abstract

Production of aerosols involves applying an electrical potential to an electrode close to an outlet opening from which droplets are released, to define and reproduce the electrical charged state of the droplets. An Independent claim is also included for a device for charging or electrically neutralizing aerosols comprising an electrode directly next to the production site of the aerosol.

Description

Zur Erzeugung von Aerosolen für verschiedene technische Anwendungen oder in der Forschung werden unterschiedliche Verfahren eingesetzt. Bei fast allen Verfahren besitzen die erzeugten Partikeln eine elektrische Ladung, deren Höhe abhängig von dem eingesetzten Verfahren, den Betriebsparametern und den eingesetzten Substanzen ist. Meist ist der genaue Ladungszustand der Partikeln unbekannt. In vielen Fällen ist die Aufladung der Partikeln unerwünscht. Es erfolgt dann eine Neutralisation des erzeugten Partikelkollektivs, wobei Verfahren bekannt sind, bei denen durch Kontakt der Partikeln mit Ionen, die durch Koronaentladung oder radioaktive Präparate (siehe z.B. US5873523 ) bereitgestellt werden, ein elektrisch neutrales Partikelkollektiv angestrebt wird.Different processes are used to generate aerosols for various technical applications or in research. In almost all processes, the particles generated have an electrical charge, the amount of which depends on the process used, the operating parameters and the substances used. The exact state of charge of the particles is usually unknown. In many cases, charging the particles is undesirable. The collective of particles generated is then neutralized, methods being known in which the particles come into contact with ions caused by corona discharge or radioactive preparations (see, for example US5873523 ) are provided, an electrically neutral particle collective is sought.

Nachteilig bei den bisher bekannten Verfahren ist, dass es auf diese Weise bisher nicht gelingt, Partikelkollektive zu generieren, die aus jeweils elektrisch neutralen Partikeln bestehen. Das nach außen hin elektrisch neutrale Kollektiv besteht i.a. aus Partikeln mit unterschiedlichen Ladungszahlen. Im Gleichgewichtszustand entspricht die Ladungsverteilung der Boltzmannverteilung. Bei der Neutralisierung elektrisch geladener Partikelkollektive hängt der Grad der Neutralisierung näherungsweise linear von der Anzahlkonzentration der mit dem Aerosol in Kontakt gebrachten Ionen sowie der Kontaktzeit ab. Nicht immer kann davon ausgegangen werden, dass die Neutralisation erfolgreich bzw. bis zum Gleichgewichtszustand erfolgt.A disadvantage of the previously known The method is that particle collectives have so far not succeeded in this way to generate, which consist of electrically neutral particles. That to the outside electrically neutral collective generally exists from particles with different Charge numbers. In the equilibrium state, the charge distribution corresponds the Boltzmann distribution. When neutralizing electrically charged Particle collective hangs the degree of neutralization approximately linear from the number concentration in contact with the aerosol ions and the contact time. Not always can of it be assumed that the neutralization was successful or until to the state of equilibrium.

Darüber hinaus müssen beim Umgang sowohl von Hochspannung zur Erzeugung von Koronaentladungen als auch von radioaktiven Präparaten besondere Sicherheitsvorkehrungen getroffen werden.In addition, when Dealing with both high voltage to generate corona discharges as well as special radioactive preparations Safety precautions are taken.

Ein weiterer Nachteil des Verfahrens mit einem radioaktiven Präparat ist es, dass die Wirksamkeit mit der Zeit allmählich nachlässt.Another disadvantage of the process with a radioactive preparation it is that effectiveness gradually wears off over time.

Bisher stellt die unzureichende Kenntnis der Partikelladung in aerosoldynamischen Betrachtungen einen Unsicherheitsfaktor dar, beispielsweise auch bei der Prüfung von Filtermaterialien, bei der der Ladungszustand der Partikeln den Abscheidegrad maßgeblich beeinflussen kann.So far, the insufficient knowledge the particle charge in aerosol dynamic considerations an uncertainty factor represents, for example also when testing filter materials, in which the state of charge of the particles determines the degree of separation can influence.

Eine weitere Aufgabe ist es, das Verfahren so zu gestalten, dass die Vorrichtung ohne besondere Sicherheitsvorkehrungen betrieben werden kann.Another job is that To design procedures so that the device without special safety precautions can be operated.

Eine weitere Aufgabe ist es, ein Verfahren bereitzustellen, dessen Wirksamkeit nicht zeitabhängig, sondern reproduzierbar ist.Another job is to get one To provide methods whose effectiveness is not time-dependent, but is reproducible.

Erfindunginvention

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird ein Aerosol, bestehend aus Flüssigkeitstropfen in einem Gasstrom erzeugt, wobei ein Tropfenschwarm aus einer Austrittsöffnung austritt, und mittels einer Elektrode in der Nähe der Austrittsöffnung eine elektrische Potentialdifferenz zwischen der Austrittsöffnung und der Elektrode angelegt wird. Vorzugsweise besteht diese Elektrode aus einer der Austrittsöffnung gegenüberliegenden Scheibe oder einem Ring, z.B. aus Kupfer oder einem anderen elektrisch gut leitenden Material, mit einer Bohrung, durch welche die Tropfen hindurch treten. Dadurch kann in den austretenden Tropfen, die bis zum Verlassen der Austrittsöffnung eine elektrisch leitende Verbindung zur Umgebung der Austrittsöffnung besitzen, eine Ladung induziert werden. Es wird eine Gleichspannung von maximal einigen hundert Volt angelegt. Dadurch wird im Gegensatz zum Elektrospray, bei dem durch Anlegen von Hochspannung Tropfen aus einem Flüssigkeitsstrahl herausgerissen werden, und bei dem die entstehenden Tropfen sehr hohe Ladung tragen, der Tropfenentstehungsprozess nicht beeinflusst. Bei geeigneter Wahl der angelegten Spannung kann ein elektrisch neutrales Partikelkollektiv erzeugt werden. Die Höhe der zur Neutralisierung erforderlichen Spannung hängt dabei von den Betriebsparametern der Aerosolerzeugung und den eingesetzten Substanzen ab.In the method according to the invention becomes an aerosol consisting of liquid drops in a gas stream generated, a swarm of drops emerging from an outlet opening, and by means of an electrode in the vicinity of the outlet opening electrical potential difference between the outlet opening and the electrode is applied. This electrode is preferably made from one of the outlet openings opposite Disc or a ring, e.g. made of copper or another electrical well conductive material, with a hole through which the drops step through. This can cause drops in the escaping drops to exit the outlet opening have an electrically conductive connection to the surroundings of the outlet opening, a charge can be induced. There will be a maximum DC voltage a few hundred volts. In contrast to electrospray, in which by applying high voltage drops from a liquid jet are torn out, and the resulting drops are very carry a high load, the drop formation process is not affected. With a suitable choice of the applied voltage, an electrical neutral particle collective are generated. The amount of the Neutralization required voltage depends on the operating parameters of the Aerosol production and the substances used.

Die Erzeugung elektrisch neutraler Partikeln bzw. von Partikeln mit definierter elektrischer Ladung stellt eine Neuheit dar. Die Anwendung dieses Verfahrens ist in allen Fällen vorteilhaft, in denen die Kenntnis oder eine Beeinflussung der Dynamik von Aerosolen eine Rolle spielt.The generation of electrically neutral Particles or of particles with a defined electrical charge is a novelty. The application of this method is advantageous in all cases, in which knowing or influencing the dynamics of aerosols matters.

Es sind keine weiteren Vorrichtungen zur Neutralisierung erforderlich. Daher entfällt der Einsatz von Hochspannung, der bei Verwendung einer Koronaentladungseinrichtung erforderlich ist, oder der Einsatz eines radioaktiven Präparates.There are no other devices required for neutralization. Therefore, the use of high voltage required when using a corona discharge device or the use of a radioactive preparation.

Mit diesem Verfahren ist es auch möglich, je nach Einstellung der Elektrodenspannung, nicht neutrale Tropfen bzw. Partikeln zu generieren, sondern elektrisch geladene mit definierter positiver oder negativer Ladung. Es können bei Einsatz einer Wechselspannung auch zeitabhängig positiv oder negativ geladene Tropfen generiert werden.With this procedure it is also possible, Depending on the setting of the electrode voltage, non-neutral drops or to generate particles, but electrically charged with defined ones positive or negative charge. It can be when using an AC voltage also time-dependent positively or negatively charged drops are generated.

Das Verfahren eignet sich beispielsweise in Kombination mit einer Zweistoffdüse oder anderen Aerosolgeneratoren, bei denen Flüssigkeiten versprüht werden, insbesondere, bei denen die Flüssigkeit aus einer Düse oder anderen definierten Austrittsöffnung austritt.The method is suitable, for example in combination with a two-substance nozzle or other aerosol generators, where liquids sprayed be, in particular, in which the liquid from a nozzle or other defined outlet opening exit.

Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird das Aerosol, bestehend aus gleich großen Tropfen, durch Aufprägen einer Schwingung auf einen austretenden Flüssigkeitsstrahl, z. B. mittels Schwingblendengenerator, Pulsationsgenerator oder Piezodropper, erzeugt. Tropfen, die mit einer solchen Apparatur erzeugt werden, besitzen in der Regel immer eine von Null verschiedene elektrische Ladung, die von mehreren Parametern beeinflusst wird. Hierzu zählen unter anderem Ströme im Aerosolgenerator, die durch die Anregung einer Piezokeramik auftreten, die Leitfähigkeit der eingesetzten Flüssigkeit oder Lösung, eine Ladung des austretenden Strahls durch Kontaktpotential, Influenz im austretenden Strahl durch ein elektrisches Feld und Abriss der dielektrischen Doppelschicht bei der Tropfenentstehung. Darüber hinaus gibt es eine ausgeprägte nichtlineare Abhängigkeit von der Frequenz, mit der der Generator betrieben wird.In a special embodiment of the method according to the invention, the aerosol, consisting of drops of the same size, is applied by against a vibration on an emerging liquid jet, for. B. by means of oscillating diaphragm generator, pulsation generator or piezo dropper. Drops that are generated with such an apparatus generally always have a non-zero electrical charge that is influenced by several parameters. These include currents in the aerosol generator, which occur due to the excitation of a piezoceramic, the conductivity of the liquid or solution used, a charge of the emerging beam due to contact potential, influence in the emerging beam due to an electric field, and tearing off of the dielectric double layer when drops form. In addition, there is a pronounced non-linear dependence on the frequency at which the generator is operated.

Aus Untersuchungen zur Bestimmung der Tropfenladung an Tropfenketten, die der Erfinder durchgeführt hat, ist ihm bekannt, dass Ladungs-Frequenz-Spektren mit charakteristischen Minima und Maxima bei bestimmten Frequenzen existieren, die sich offenbar aus den elektrischen und mechanischen Schwingungseigenschaften des Systems ergeben, und dass die Ladung von Tropfen mit einem Durchmesser von etwa 10 μm bis 100 μm, die mit einem Schwingblendenaerosolgeneratorerzeugt wurden, in der Größenordnung 1.000 bis einige 10.000 Elementarladungen pro Tropfen liegt. Dabei sind die Tropfen, die in einem bestimmten Betriebszustand generiert werden, alle etwa gleich geladen.From investigations for determination the drop charge on drop chains, which the inventor carried out, he knows that charge-frequency spectra with characteristic Minima and maxima exist at certain frequencies that differ apparently from the electrical and mechanical vibration properties of the system and that the charge of drops with a diameter of about 10 μm up to 100 μm, which were generated with an oscillating aperture aerosol generator in which Magnitude 1,000 to several 10,000 elementary charges per drop. there are the drops that are generated in a particular operating condition are loaded, all about the same.

Die Kombination eines solchen monodispersen Aerosolgenerators mit der erfindungsgemäßen Entladungsvorrichtung hat den besonderen Vorteil, dass nicht nur die mittlere Ladung eines Tropfenkollektivs beeinflusst werden kann, sondern die Ladung jedes einzelnen Tropfens festgelegt wird, da jeder Tropfen im Kollektiv die gleiche Ladung besitzt. Durch entsprechende Wahl der Feldstärke an der Elektrode kann die Ladung der Tropfen in gewissen Grenzen eingestellt werden, insbesondere können elektrisch neutrale Tropfen erzeugt werden. Mit der neu entwickelten Methode ist man in der Lage, Kollektive aus elektrisch neutralen Partikeln herzustellen. Dadurch ist der Partikelzustand eindeutig definiert. Die Erzeugung elektrisch neutraler Partikeln bzw. von Partikeln mit definierter elektrischer Ladung stellt eine Neuheit dar. Die Anwendung dieses Verfahrens ist in allen Fällen vorteilhaft, in denen die Kenntnis oder eine Beeinflussung der Dynamik von Aerosolen eine Rolle spielt.The combination of such a monodisperse Has aerosol generator with the discharge device according to the invention the particular advantage that not only the medium charge of a Drop collective can be influenced, but the charge of each individual drop is determined because each drop in the collective has the same charge. By choosing the appropriate field strength at the electrode the charge of the drops can be adjusted within certain limits, in particular can be electric neutral drops are generated. With the newly developed method one is able to collectives from electrically neutral particles manufacture. This clearly defines the particle state. The generation of electrically neutral particles or particles with a defined electrical charge is a novelty Application of this procedure is advantageous in all cases where knowing or influencing the dynamics of aerosols Role play.

Das Verfahren zur Beeinflussung der elektrischen Ladung, dessen Prinzip auf der influenzierten Ladung in einem austretenden Füssigkeitsstrahl beruht, beschränkt sich nicht nur auf die Erzeugung von Tropfen reiner Flüssigkeiten, insbesondere elektrisch leitender Flüssigkeiten. Es lässt sich mit dem erfindungsgemäßen Verfahren auch indirekt die Ladung von Feststoffpartikeln beeinflussen, indem ein erzeugtes Aerosol, das zum Beispiel aus Tropfen einer Salzlösung besteht, einem Trocknungsvorgang unterzogen wird, so dass Feststoffpartikeln entstehen. Gleiches gilt für Feststoftpartikeln, die in einem Lösemittel suspendiert sind oder für Schmelzen.The method of influencing the electric charge, the principle of which is based on the influence of charge in an emerging stream of liquid based, limited not only focus on creating drops of pure liquids, especially electrically conductive liquids. It can be with the method according to the invention also indirectly affect the charge of solid particles by a generated aerosol, which consists for example of drops of a saline solution, undergoes a drying process so that solid particles arise. The same applies to Solid particles suspended in a solvent or for melting.

Bei der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen wird auf die Abbildungen Bezug genommen. Es zeigenIn the description below preferred embodiments reference is made to the illustrations. Show it

1: Eine Skizze einer möglichen Gestaltung der Ladungs-/Entladungsvorrichtung für monodisperse Aerosole 1 : A sketch of a possible design of the loading / unloading device for monodisperse aerosols

2: Eine Skizze einer möglichen Vorrichtung zur geregelten Erzeugung monodisperser elektrisch neutraler Aerosole 2 : A sketch of a possible device for the controlled generation of monodisperse electrically neutral aerosols

3: Eine Skizze einer Vorrichtung zur Erzeugung eines polydispersen Aerosols, hier eine Zweistoffdüse, mit der erfindungsgemäßen Ladungs-/ Entladungsvorrichtung. 3 : A sketch of a device for producing a polydisperse aerosol, here a two-substance nozzle, with the charge / discharge device according to the invention.

Vorzugsweise wird die Elektrode in einem Abstand von wenigen mm von der Austrittsöffnung des Aerosolgenerators angebracht, damit u.a. die erforderliche Spannung möglichst gering gehalten werden kann. Im Gegensatz zu anderen Vorrichtungen, bei denen durch Anlegen eines elektrischen Feldes mit sehr hoher Spannung (z.B. einige kV) ein Aerosol erzeugt wird (Elektrospray), erfolgt bei der hier beschriebenen Vorrichtung die Tropfengenerierung z. B. durch eine mechanische Schwingung, die dem Flüssigkeitsstrahl aufgeprägt wird, während das elektrische Feld nur der Beeinflussung der Tropfenladung dient. Das hierzu benötigte elektrische Feld wird z.B. durch Anlegen einer Gleichspannung von etwa 1 Volt bis zu mehreren hundert Volt erzeugt. Mit dieser Vorrichtung ist es möglich, in beliebigen festen Betriebszuständen des Tropfengenerators Tropfen mit definierter Ladung zu erzeugen. Hierzu wird die Spannung entsprechend eingestellt. Um die erforderliche Höhe der Spannung zu bestimmen, wird zunächst die Ladung der Tropfen in dem entsprechenden Betriebspunkt gemessen.Preferably the electrode is in a distance of a few mm from the outlet opening of the aerosol generator attached so that the required voltage if possible can be kept low. Unlike other devices, at those by applying an electric field with very high voltage (e.g. a few kV) an aerosol is generated (electrospray) in the device described here the drop generation z. B. by a mechanical vibration that is applied to the liquid jet, while the electric field only serves to influence the drop charge. The necessary for this electric field is e.g. by applying a DC voltage of about 1 volt to several hundred volts. With this device Is it possible, in any fixed operating state of the drop generator Generate drops with a defined charge. For this, the tension set accordingly. To determine the required amount of tension, will first the charge of the drops measured at the corresponding operating point.

Mit einem geeigneten Sensor kann auch eine Regelstrecke aufgebaut werden, mit Hilfe derer die gewünschte Tropfenladung bei Schwankungen der Betriebsparameter konstant gehalten werden kann. Hierzu eignet sich z. B. ein induktiv wirkender Ladungssensor, mit dem die Ladung der Tropfen nach Passieren der Elektrode detektiert wird. Es kann aber auch ein Sensor verwendet werden, der den influenzierten Strom in der Austrittsöffnung oder in der Nähe der Austrittsöffnung erfasst. Die Höhe dieses Stroms lässt sich mit der Tropfenladung korrelieren und daher als Messgröße zur Ladungsregelung verwenden.With a suitable sensor can a controlled system can also be set up, with the help of which the desired drop charge can be created be kept constant in the event of fluctuations in the operating parameters can. For this, z. B. an inductive charge sensor, with which the charge of the drops is detected after passing through the electrode becomes. However, a sensor can also be used which influences the Electricity in the outlet or near the outlet opening detected. The height of this stream leaves correlate with the drop charge and therefore as a measure of charge control use.

Die Tropfenladung wird durch das zwischen der Elektrode und der Austrittsöffnung aufgebaute elektrische Feld beeinflusst. Dabei wirken auch eventuell vorhandene äußere Einflüsse wie z.B. externe elektrische Felder in störender Weise auf die entstehenden Tropfen ein. Deshalb empfiehlt es sich, den Bereich der Austrittsöffnung und der Elektrode durch geeignete Maßnahmen elektrostatisch abzuschirmen. Beispielsweise kann mit einer geerdeten, elektrisch leitenden Kappe der betreffende Bereich umschlossen werden.The drop charge is influenced by the electric field built up between the electrode and the outlet opening. Any external influences, such as external electric fields, also have a disruptive effect on the drops that are formed. Therefore, it is recommended that Shield the area of the outlet opening and the electrode electrostatically using suitable measures. For example, the area in question can be enclosed with a grounded, electrically conductive cap.

Bei einer weiteren besonderen Ausführungsform erfolgt die Tropfenerzeugung mittels einer Zweistoffdüse. In einem Abstand von wenigen mm von der Austrittsöffnung der Zweistoffdüse befindet sich eine Elektrode, die beispielsweise ringförmig angefertigt sein kann, und die so angeordnet ist, dass der kegelförmige Tropfenstrahl durch sie hindurchtritt. Zwischen der Öffnung der Zweistoffdüse, aus der der Flüssigkeitsstrahl austritt, und der Elektrode kann eine Spannung angelegt werden. Die Höhe dieser Spannung kann zwischen einigen Millivolt und maximal einigen hundert Volt eingestellt werden. Die Zerstäubung der Flüssigkeit erfolgt mit Hilfe eines Gasstroms (gewöhnlich Pressluft), wobei die Flüssigkeit durch Injektorwirkung angesaugt, oder über ein Gefälle oder mit Druck zugeführt wird. Die Mischung der Flüssigkeit mit dem Gastrom erfolgt außerhalb der Düse (Prinzip der Außenmischung). Bedingt durch den Tropfenentstehungsprozess erhält man ein polydisperses Tropfenspektrum, wobei die einzelnen Tropfen jeweils unterschiedlich große Ladungen tragen. Das Tropfenkollektiv hat insgesamt eine mittlere Ladung, die mit Hilfe eines Ladungssensors gemessen werden kann und die in der Regel von Null verschieden ist. Mit Hilfe des erfindungemäßen Verfahrens ist es möglich, durch das Anlegen einer Spannung zwischen der Ringelektrode und der Zweistoffdüse die mittlere Ladung des Tropfenkollektivs gezielt zu beeinflussen. Insbesondere besteht die Möglichkeit, die Spannung so einzustellen, dass die mittlere Ladung des Tropfenkollektivs Null wird, so dass man ein nach außen neutrales Aerosol erhält. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, eine Regelstrecke aufzubauen, so dass mit einem geeigneten Sensor die gewünschte mittlere Ladung über einen längeren Zeitraum konstant gehalten werden kann.In a further special embodiment drops are generated by means of a two-substance nozzle. In one Distance of a few mm from the outlet of the two-substance nozzle an electrode, which can be made in a ring, for example, and which is arranged so that the conical drop beam passes through it passes. Between the opening the two-substance nozzle, from which the liquid jet emerges, and a voltage can be applied to the electrode. The height this voltage can range from a few millivolts to a maximum of a few hundred volts can be set. The atomization of the liquid is carried out using a gas stream (usually compressed air), the Liquid through Injector effect sucked in, or over a gradient or fed with pressure becomes. The mixture of the liquid with the gastrom is done outside the nozzle (Principle of external mixing). Due to the drop formation process, a polydisperse drop spectrum is obtained, where the individual drops each have different sized charges wear. The drop collective has a medium charge overall, which can be measured with the aid of a charge sensor and which is usually different from zero. With the help of the inventive method Is it possible, by applying a voltage between the ring electrode and the two-component nozzle to specifically influence the mean charge of the drop collective. In particular, there is the possibility adjust the voltage so that the mean charge of the drop collective Becomes zero, so that an aerosol that is neutral to the outside is obtained. It exists continue the opportunity to build a controlled system, so that with a suitable sensor desired medium charge over a longer period can be kept constant.

Claims (20)

Verfahren zur Erzeugung von Aerosolen durch Freisetzen von Tropfen aus einer Austrittsöffnung, dadurch gekennzeichnet, dass durch Anlegen eines elektrischen Potentials an einer in der Nähe der Austrittsöffnung angeordneten Elektrode der elektrische Ladungszustand der Tropfen definiert und reproduzierbar beeinflusst wird.Method for producing aerosols by releasing drops from an outlet opening, characterized in that the electrical charge state of the drops is defined and reproducibly influenced by applying an electrical potential to an electrode arranged in the vicinity of the outlet opening. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen im Mittel elektrisch neutral sind.A method according to claim 1, characterized in that the drops generated are electrically neutral on average. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen eine einheitliche elektrische Ladung erhalten.A method according to claim 1, characterized in that the droplets generated have a uniform electrical charge receive. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen jeweils elektrisch neutral sind.A method according to claim 3, characterized in that the drops generated are each electrically neutral. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen monodispers sind.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the drops produced are monodisperse. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Elektrode und austretender Flüssigkeit eine Spannung kleiner als 1000 V, insbesondere kleiner als 100 V anliegt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that between the electrode and escaping liquid a voltage less than 1000 V, in particular less than 100 V is applied. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen einen gelösten Feststoffanteil aufweisen, der nach Verdunstung des Lösemittels jeweils zu einem Feststoffpartikel führt.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the droplets generated have a dissolved solids content have, which after evaporation of the solvent to a Solid particles leads. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erzeugten Tropfen einen oder mehrere Feststoffpartikeln aufweisen, die nach Verdunstung des Lösemittels jeweils zu einem Feststoffpartikel führen.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the droplets generated contain one or more solid particles have, each after evaporation of the solvent Lead solid particles. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungszustand der erzeugten Aerosole mit einem Sensor gemessen wird.Method according to one of the preceding claims, characterized characterized that the charge state of the aerosols generated with is measured by a sensor. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal des Sensors zur Bestimmung des angelegten elektrischen Potentials herangezogen wird.A method according to claim 9, characterized in that the signal from the sensor to determine the applied electrical Potential is used. Vorrichtung zur definierten Aufladung oder elektrischen Neutralisierung von Aerosolen, die aus einem Aerosolgenerator, insbesondere einem Flüssigkeitszerteiler oder Zerstäuber austreten, bestehend aus einer Elektrode und einer Spannungsversorgung, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode in unmittelbarer Nähe des Entstehungsortes des Aerosols angeordnet werden kann, wo sie ein elektrisches Feld erzeugt, das Influenz in dem austretenden Flüssigkeitstropfen hervorruft.Device for defined charging or electrical Neutralization of aerosols from an aerosol generator, in particular a liquid divider or atomizer emerge, consisting of an electrode and a power supply, characterized in that the electrode in the immediate vicinity of the place of origin of the aerosol can be placed where there is an electric field generated, which causes influence in the emerging liquid drop. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektrode eine Öffnung besitzt, durch die das Aerosol hindurchtritt, insbesondere dass die Elektrode ringförmig oder zylindrisch ist.Device according to claim 11, characterized in that the electrode has an opening possesses, through which the aerosol passes, in particular that the electrode is ring-shaped or cylindrical. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die direkte Umgebung der Elektrode nach außen hin elektrostatisch abgeschirmt ist.Device for performing the method according to claim 11 or 12, characterized in that the immediate vicinity of the Electrode to the outside is electrostatically shielded. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass in Strömungsrichtung des Aerosols hinter der Elektrode ein Sensor zur Messung der Tropfenladung angebracht ist.Device according to one of claims 11 to 13, characterized in that a sensor for in the flow direction of the aerosol behind the electrode Measurement of the drop charge is appropriate. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein Regler ein Signal von dem Sensor empfängt und auf Basis dieses Signals und eines vorgegebenen Referenzwertes das Potential an der Elektrode regelt.Device according to claim 14, characterized in that a controller receives a signal from the sensor and based on that signal and a predetermined reference value the potential at the electrode regulates. Vorrichtung zur Erzeugung von Aerosolen, deren Partikeln einen definierten Ladungszustand aufweisen, mit einer Austrittsöffnung, aus der die in Tropfen zu zerteilende oder zerteilte Flüssigkeit austritt, dadurch gekennzeichnet, dass in der Nähe dieser Austrittsöffnung die Elektrode einer Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15 angeordnet ist.Device for producing aerosols, their particles have a defined state of charge, with an outlet opening, from which the liquid to be divided or divided into drops emerges, characterized in that in the vicinity of this outlet opening Electrode of a device according to one of claims 11 to 15 is arranged. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Erzeugung eines polydispersen Tropfenkollektivs eine Zweistoffdüse umfasst.Apparatus according to claim 16, characterized in that the device for generating a polydisperse drop collective a two-component nozzle includes. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung einen Generator zur Erzeugung einer mechanischen Schwingung umfasst, mittels derer ein austretender Flüssigkeitsstrahl in gleich große Abschnitte geteilt wird.Apparatus according to claim 16, characterized in that the device has a generator for generating a mechanical Vibration includes, by means of which an emerging liquid jet in equal sizes Sections is shared. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-18, dadurch gekennzeichnet, dass die Austrittsöffnung und die Elektrode sowie der Bereich zwischen beiden nach außen hin, zum Beispiel durch eine geerdete metallische Kappe, elektrostatisch abgeschirmt ist.Device according to one of claims 16-18, characterized in that that the exit opening and the electrode and the area between the two towards the outside, for example through a grounded metallic cap, electrostatically is shielded. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16-19, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Tropfenladung ein Sensor verwendet wird, der den influenzierten Strom in der Nähe der Austrittsöffnung misst.Device according to one of claims 16-19, characterized in that that a sensor is used to determine the drop charge measures the influenced current near the outlet opening.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5873523A (en) * 1996-02-29 1999-02-23 Yale University Electrospray employing corona-assisted cone-jet mode
DE69413708T2 (en) * 1993-12-09 1999-02-25 Ttp Group Plc DEVICE AND METHOD FOR SPRAYING LIQUIDS

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9514335D0 (en) * 1995-07-13 1995-09-13 The Technology Partnership Plc Solids and liquids supply

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69413708T2 (en) * 1993-12-09 1999-02-25 Ttp Group Plc DEVICE AND METHOD FOR SPRAYING LIQUIDS
US5873523A (en) * 1996-02-29 1999-02-23 Yale University Electrospray employing corona-assisted cone-jet mode

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102005013987B3 (en) * 2005-03-26 2006-07-20 Topas Gmbh Technologie-Orientierte Partikel-, Analysen- Und Sensortechnik Apparatus for neutralizing electrically charged aerosol particles flowing in tube, comprising ante-chamber(s) supplied with ionized gas over gas-permeable region(s) of tube side(s)

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