DE1757791B2 - Device for producing an aerosol - Google Patents

Device for producing an aerosol

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Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Aerosols, mit einem hochwandigen Flüssigkeitsbehälter, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht.The invention relates to a device for producing an aerosol, with a high-walled Liquid container, the upper section with a gas outlet and the lower section with a porous membrane is provided on which the liquid column stands and under which a gas inlet chamber is provided in which one for bubbling the gas through the membrane into the liquid there is sufficient gas pressure.

Es ist bekannt, Gase auf thermischem Wege, beispielsweise durch Erhitzen von Wasser, anzufeuchten, wobei man Dampf erhält, den man in geeigneten Anteilen mit dem anzufeuchtenden Gas mischt.It is known to moisten gases thermally, for example by heating water, steam is obtained which is mixed in suitable proportions with the gas to be moistened.

Es ist gleichfalls bekannt, Gase durch einfaches Einperlenlassen oder Durcnluitei durch eine Waschflasche oder eine Scheibe aus Frittematerial oder gebranntem Glas anzufeuchten. Hierbei wird das Gas in Blasen zerteilt, die sich während des Aufsteigens in der Flüssigkeitsschicht mit Wasserdampf beladen. Die Wirksamkeit des Einperlenlassens oder des Durchblasens ist um so besser, je feiner die Blasen sind, da man auf diese Weise eine Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der zerteilten Phase herbeiführt und gleichzeitig eine Vergrößerung des Dampfdruckes beim Gleichgewicht bezüglich des theoretischen Druckes des Gases über einer Ebene erhält.It is also known to blow gases by simply bubbling them in or by passing them through a wash bottle or moisten a disk of fritted material or baked glass. This is where the gas divided into bubbles which become laden with water vapor as they rise in the liquid layer. the The effectiveness of bubbling in or blowing through is the better, the finer the bubbles are in this way an increase in the specific surface area of the divided phase is brought about and at the same time an increase in the vapor pressure at equilibrium with respect to the theoretical one Pressure of the gas is maintained above a level.

Aus der USA.-Patentschrift 1346 811 sind ein Verfahren und e:ne Vorrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit Hilfe eines Luftstroms bekannt.A method and e from the USA. Patent 1346 811: ne device for spraying liquids with the aid of an air flow known.

Ebenso ist es üblich, ein Gas durch Einspritzen eines Wasseraerosols in den Gasstrom anzufeuchten, wobei durch einen Flüssigkeitsstrahl, der durch eine enge öffnung gepreßt wird, oder durch ein pneumatisches System zerstäubt wird.It is also common to humidify a gas by injecting a water aerosol into the gas stream, whereby by a liquid jet, which is pressed through a narrow opening, or by a pneumatic one System is atomized.

Eine Vorrichtung bekannter Art zum Herstellen eines Aerosols ist in der britischen Patentschrift 598 993 beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen hochwandigen Flüssigkeitsbehälter auf, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht. Bei dieser Vorrichtung wird das Gas durch die Membran in die Flüssigkeit eingeleitet und auf diese Weise mit ihr in Kontakt gebracht.One known type of apparatus for producing an aerosol is in British Patent 598 993. This device has a high-walled liquid container in the upper Section is provided with a gas outlet and in the lower section with a porous membrane which is the column of liquid and under which a gas inlet chamber is provided, in which a for The gas is bubbled through the membrane into the liquid and there is sufficient gas pressure. In this device, the gas is introduced through the membrane into the liquid and onto it Way brought in contact with her.

Weder mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der genannten britischen Patentschrift noch mit Hilfe der vorgenannten bekannten Verfahren ist es möglich, einen Grad der Anfeuchtung zu erreichen entsprechend dem Gleichgewicht bei der betrachteten Temperatur. Im allgemeinen wird die Luft bei einer Temperatur von 50 bis 600C unvollständig gesättigt, worauf eine Abkühlung folgt, die die Sättigung der Luft bestimmt.Neither with the aid of the device according to the aforementioned British patent nor with the aid of the aforementioned known methods is it possible to achieve a degree of humidification corresponding to the equilibrium at the temperature in question. In general, the air is incompletely saturated at a temperature of 50 to 60 ° C., followed by cooling, which determines the saturation of the air.

Die der Erfindung zugiunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art derart auszugestalten, daß Aerosole mit einem dem Gleichgewichtszustand bei der jeweiligen Tem-The object on which the invention is based exists is to design a device of the type described above that aerosols with a the state of equilibrium at the respective

peratur entsprechenden Flüssigkeitsgehalt hergestellt werden können. Insbesondere soll der Grad der Anfeuchtung eines Gas.;s, wie beispielsweise Luft, dem Gleichgewicht bei der jeweiligen Temperatur entsprechen. temperature corresponding liquid content can be produced. In particular, the degree of moistening should be of a gas.; s, such as air, correspond to the equilibrium at the respective temperature.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Membran über wenigstens 50% ihrer Gesamtfläche Poren mit gleichem Durchmesser von etwa 7 μ au; weist.This object is achieved in a device of the type described at the outset in that the membrane has pores with the same diameter of about 7 μ over at least 50% of its total area; shows.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Gas durch die Poren der speziellen mikroporösen Membran in die Flüssigkeit einperlt, bilden sich Gabblasen, die bereits in dieser Form ein Aerosol enthalten. Die Bildung eines solchen Aerosols kanu durch eine Beleuchtung der Gasblasen von der Seite her vor einer schwarzen Wand direkt beobachte! werden.If in the device according to the invention, the gas through the pores of the special microporous Membrane bubbles into the liquid, gabbubbles form, which already contain an aerosol in this form. The formation of such an aerosol can be by illuminating the gas bubbles from the side watch directly in front of a black wall! will.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält man einen guten Wirkungsgrad bezüglich derWith the help of the device according to the invention one obtains a good degree of efficiency with regard to the

Erzeugung eines Aerosols bzw. künstlichen Nebels. Es ist eine kontinuierliche Behandlung der Gase bei der Aerosolbildung möglich und man erhält exakt reproduzierbare Ergebnisse. Man erhält ferner stabile Aerosole einer Flüssigkeit in einem Gas, das eine Flüssigkeitsmenge enthält, die bemerkenswert höher ist als jene, die zur Sättigung bei der Gastemperatur notwendig ist. Schließlich kanr man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Aerosol einer Flüssigkeit in einem Gas herstellen, das automatischGeneration of an aerosol or artificial mist. There is a continuous treatment of the gases at the aerosol formation possible and you get exactly reproducible results. Stable ones are also obtained Aerosols of a liquid in a gas that contains an amount of liquid that is remarkably higher is than those leading to saturation at the gas temperature necessary is. Finally, an aerosol can be obtained with the aid of the device according to the invention Produce liquid in a gas automatically

auf die Verbrauchstemperatur eingestellt ist. Dies ist möglich auf Grund der extremen Zerteilung des durch Einperlenlassen bzw. Durchblasen erhaltenen Gases und der Ausbildung von Mikroblasen, wodurch das Gas augenblicklich die Temperatur deris set to the consumption temperature. This is possible due to the extreme fragmentation of the by bubbling in or blowing through the gas and the formation of microbubbles, whereby the gas instantaneously the temperature of the

Behandlungsflüssigkeit, die man vorteilhafterweise auf die Temperatur für die weitere Verwendung des Aerosols einstellt, annimmt.Treatment liquid, which can advantageously be adjusted to the temperature for further use of the Aerosol adjusts, accepts.

Die sich an der Basis der Kolonne befindende poröse Wand bewirkt außerdem die Sterilisation bzw. Entkeimung des durch diese Wand strömenden Gases durch Filtrieren.The porous wall at the base of the column also provides sterilization or sterilization of the gas flowing through this wall by filtering.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Wirkungsweise wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung erläutert.The device according to the invention and its mode of operation is illustrated below with reference to the schematic Drawing explained.

Hiernach besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer Kolonne 1, die an ihrer Basis einen Kasten 2 aufweist, über dem eine poröse Membran 3 angebracht ist, auf der eine Flüssigkeitssäule 4 steht, deren Höhe minimal 1 cm beträgt und in keinem Fall die gesamte Höhe der Kolonne 1 übersteigt. Das Gas wird an der Basis der Kolonne 1 durch den Rohransatz 5 in den Kasten 2 mit einem Durchsatz eingeleitet, der einen Überdruck unter der porösen Membran 3 hervorruft. Das Gas strömt durch die poröse Membran 3, die mit sehr feinen Poren gleicher Abmessungen in der Größenordnung von etwa 7 μ perforiert ist, wobei diese Poren wenigstens 5OVo der gesamten Oberfläche der MembranAccording to this, the device according to the invention consists of a column 1, which has a box 2 at its base, above which a porous membrane 3 is attached, on which stands a liquid column 4, the height of which is at least 1 cm and in no case the entire height of the column 1 exceeds. The gas is introduced at the base of the column 1 through the pipe extension 5 into the box 2 with a throughput which creates an overpressure under the porous membrane 3. The gas flows through the porous membrane 3, the same with very fine pore dimensions is perforated in the order of about 7 μ, said pores at least 5OVo the entire surface of the membrane

I 757 791I 757 791

ausmachen. Ausströmendes Gas wird am Austritt des Abzugs 6 aufgefangen.turn off. Escaping gas is collected at the outlet of the flue 6.

Die Kolonne 1 ist an ihrem oberen Ende mit einem dichten Verschluß 7 versehen, der eine Einrichtung 8 zum Regeln des Druckes in der Kolonne 1 aufweist. Ferner sind Einrichtungen zum Erwärmen bzw. Warmhalten der in der Kolonne enthaltenen Flüssigkeit vorgesehen, wie beispielsweise eine doppelte Wandung 9.The column 1 is provided at its upper end with a tight seal 7, which has a device 8 for regulating the pressure in the column 1. In addition, facilities for heating or Keeping the liquid contained in the column warm is provided, such as a double one Wall 9.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beliebige Abmessungen haben, beispielsweise solche, die zum Behandeln eines in die Vorrichtung mit Durchsätzen von einige11 cnvVMin. bis einigen nvVMin. eingeleiteten Gases geeignet sind.The device according to the invention can have any desired dimensions, for example those that are suitable for handling an in the device with throughputs of a few 11 cnvVMin. until a few nvVMin. Introduced gas are suitable.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Man führt Luft unter einem Druck ein, der höher ist als der ihres Punktes der Blasenbildung. Der Punkt der Blasenbildung der Luft, die durch die Öffnungen von 7 „ Durchmesser strömt, liegt in der Größenordnung von 280 g/cm-. Für einen Druck von 300 g/cm- beträgt der Luftdurchsatz 0,3 l/Min, pro cmJ der porösen Platte. Wenn er sich auf 0,78 l/Min, bei 500 g/cmcrhöht, führt man Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 5 % mit einem Durchsatz ein, der unter der Membran 3 einen Überdruck von mehr als 35Og/cmcrzcugt. Dies hat zur Folge, daß die Luft unter diesem Überdruck die Membran 3 durchströmt und in die Flüssigkeitssäule 4 eingeblasen wi-d, die vorteilhafterweise während der gesamten Behandlungsdauer auf einer Temperatur in der Größenordnung von 30" C gehalten wird. Die angefeuchtete, mit Wasser gesättigte Luft, die am oberen Teil der Kolonne 1 ankommt, wird von dieser in Form eines stabilen Flüssigkeitsaerosols abgezogen, das sich bereits auf der Temperatur für die weitere Verwendung befindet.The mode of operation of the device according to the invention will be explained below. Air is introduced at a pressure higher than that of its point of bubble formation. The point of bubbling the air flowing through the 7 " diameter openings is on the order of 280 g / cm-. For a pressure of 300 g / cm- the air flow rate is 0.3 l / min, per cm J of the porous plate. When it rises to 0.78 l / min, at 500 g / cm, air with a relative humidity of 5% is introduced with a flow rate which, under the membrane 3, creates an overpressure of more than 350 g / cm. As a result, the air under this overpressure flows through the membrane 3 and is blown into the liquid column 4, which is advantageously kept at a temperature of the order of 30 ° C. during the entire treatment period. The moistened, saturated with water Air that arrives at the upper part of the column 1 is withdrawn from this in the form of a stable liquid aerosol which is already at the temperature for further use.

Die Entnahme des Aerosols erfolgt durch den Abzug 6, der entweder in die Atmosphäre des mit Frischluft zu versorgenden Raumes mündet oder auch an eine Vorrichtung angeschlossen sein kann, der feuchte Luft zugeführt werden muß.The aerosol is removed through the trigger 6, which is either in the atmosphere of the with Fresh air to be supplied space opens or can be connected to a device that moist air must be supplied.

Es ist zu bemerken, daß der Punkt der Blasenbildung — d, h. jener Druck, der unter der mikroporösen Membran angelegt werden muß, damit Jie Blasen unter der Oberfläche dieser mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Membran ihren Ausgang nehmen — von einer Anzahl variabler Faktoren, insbesondere von der Höhe der Flüssigkeitssäule, die über der porösen Membran steht, sowie von den Eigenschaften der porösen Membran abhängt.It should be noted that the point of blistering - i. E. that pressure that is under the microporous Membrane must be applied so that there are bubbles below the surface of this with the liquid contacting membrane take their starting point - from a number of variable factors, in particular on the height of the liquid column standing above the porous membrane, as well as on the Properties of the porous membrane depends.

Die in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeführte und behandelte Luft ist in dem Augenblick, in dem sie mit Flüssigkeit gesättigt ist und die Temperatur für die weitere Verwendung hat, auf Grund der Filtrierung durch die Membran steril, so daß sieThe air introduced into the device according to the invention and treated is at the moment in which it is saturated with liquid and has the temperature for further use due the filtration through the membrane so that they are sterile

ίο gegebenenfalls auch für medizinische Zwecke verwendbar ist.ίο may also be used for medical purposes is.

So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem auf medizinischem Gebiet, insbesondere für die Erzeugung einer künstlichen Atmosphäre bei der Behandlung bestimmter Patienten und im Zusammenhing mit Geräten für die Anästhesie und die Wiederbelebung von Bedeutung. Bisher wurde demgegenüber eine künstliche Atmosphäre mit Druckgasflaschen hergestellt, die immer sehr trocken ist.The device according to the invention is primarily used in the medical field, in particular for production an artificial atmosphere in the treatment of certain patients and in context important with devices for anesthesia and resuscitation. So far, however, has been an artificial atmosphere created with pressurized gas cylinders, which is always very dry.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Untersuchung der Auswirkungen von Nebel auf Lebewesen in Versuchskammern. Another possible application of the device according to the invention is the investigation of the Effects of fog on living things in test chambers.

Weiterhin können auf einfache und wenig kostspielige Weise Probleme der Luftanfeuchtung in erwärmten Räumen ohne Klimaanlage gelöst werden.Furthermore, problems of air humidification in heated can be easily and inexpensively Rooms without air conditioning can be solved.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (1)

I 757 791I 757 791 PatentanspruchClaim Vorrichtung zum Herstellen eines Aerosols, mit einem hochwandigen Flüssigkeitsbehälter, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) über wenigstens 50°/o ihrer Gesamtfläche Poren mit gleichem Durchmesser von etwa 1 μ aufweist.Device for producing an aerosol, with a high-walled liquid container which is provided in the upper section with a gas outlet and in the lower section with a porous membrane on which the liquid column stands and under which a gas inlet chamber is provided, in which a gas can be bubbled through Sufficient gas pressure prevails through the membrane into the liquid, characterized in that the membrane (3) has pores with the same diameter of about 1 μ over at least 50% of its total area.
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DE3504583A1 (en) * 1984-11-07 1986-05-07 Kurt M. Dipl.-Ing. 8000 München Selk DEVICE FOR ADDING ADDITIVES

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