DE2341988A1

DE2341988A1 - Verfahren zur erzeugung eines spruehnebels

Info

Publication number: DE2341988A1
Application number: DE19732341988
Authority: DE
Inventors: Robert Storey Babington
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-08-20
Filing date: 1973-08-20
Publication date: 1975-03-27
Also published as: DE2341988C3; DE2341988B2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Erzeugung eines Sprühnebels A'rosol, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.

Verfahren und Anordnungen, mit denen sich Substanzen versprühen bzw. zerstäuben lassen, sind von allgemeinem Interesse und finden ein Anwendung3gebiet !insbesondere bei der Erzeugung von in einen Ärosolzustand versetzbai^en Produkten, wobei es ervjünscht ist, eine extrem feine Partikelgröße zu erreichen, die in der Größenordnung von Io Mikron oder geringer ist und wobei selbstverständlich auch eine beträchtliche Anzahl solcher Partikel pro vorgegebene Volumenseinheit des Trägemediums , üblicherweise eines gasförmigen Mediums erzeugt werden muss.

Die vorliegende Erfindung beruht auf Untersuchungen, die durchgeführt worden sind, um Spr\ihi~y steine und Sprüh verfahre η zu ent-

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wickeln, die auf Prinzipien beruher , wie sie aus den l'S-Fatenten 3.1121.629 und 3.421.699 hervorgehen-, die diesen US-Patenten entnehmbaren prinzipiellen Grundlagen sind beispielsweise schon verwendet worden bei Erennern, wie das US-Patent 3.Ί2Γ).ο5 zeigt und bei Befeuchtungseinrichtungen, wie das US-Patent 3.425.Ο59 zeigt. Weiterhin sind diese Grundlagen auch verwendbar bei der mittels eines Sprühnebels erfolgenden Schmierung von Hochgeschwindigkeitsantrieben, weiter bei der Farbenversprühung und nicht zuletzt auch bei medizinischen Nebulisatorcn, bei denen die versprühte Substanz eingeatmet wird.

Im folgenden werden diese aus den an erster Stelle genannten US-Patenten entnehmbaren Prinzipien als auf den Urheber zurückgehendes "Babington-System" bezeichnet; dieses System besteht im wesentlichen darin, daß man einen flüssigen dünnen Film über eine geeignete Oberfläche fließen läßt, die eine sehr kleine Öffnung aufweist und wobei man durch diese Öffnung ein Gas austreten läßt, welches den Flüssigkeitsfilm durchquert und winzige Tröpfchen der Flüssigkeit von dem Film abhebt, während es dem Teil des Filmes, der' nicht zerstäubt oder versprüht wird, ermöglicht wird, an der Öffnung vorbei zu fließen und dann zur Wiederherstellung eines Kreislaufes dem System wieder zugeführt wird.

Die einfachste grundlegende Anordnung, die dieses Babington-System umfaßt, kann dem US-Patent 3.425.O59 entnommen werden, in welchem eine Vorrichtung beschrieben ist, die in der Lage ist, Sprühnebel zu erzeugen, die Partikel extrem geringer Abmessungen und Größe enthält. Daraus leitet sich die Folgerung her» daß solche Anordnungen, die das Babington-System verwenden, auch eine Anwendung auf medizinischem Gebiet finden können, auf welchem es sehr erwünscht ist, Sprühnebel oder Zerstäubungen

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zu erzeugen, die eine extrem hohe Dichte in der Größenordnung

3 von Jo-15 Millionen flüssiger Partikel pro cm des Trägergases aufweisen. Ein solcher Sprühnebel oder Sprühkegel muß nicht nur von sehr hoher Dichte sein, es muß auch die Partikelgröße so gering wie möglich sein und bevorzugt darf sich nur ein Massendurchmesser des Partikels in der Größenordnung von 4-5 Mikron ergeben.

Dabei haben Vergleichsversuche von Anordnungen nach dem Babington-System mit bekannten pneumatischen Systemen und Ultraschall-Anordnungen, bei denen die Flüssigkeit mit Hilfe von hochfrequenten Ultraschallschwingungen in die Trägerluft eingebracht wird, ergeben j daß eine Babington-Anordnung selbst in ihrer einfachsten Form in der Lage ist, die bekannten pneumatischen Systeme in der Feinheit und der Dichte der erzeugten Sprühnebel zu übertreffen und ohne weiteres in der Lage ist, als pneumatischer Nebulisator die bekannten Ultraschall-Anordungen zu erreichen oder sogar zu übertreffen, wobei verständlicherweise beträchtlich weniger Anschaffungs- und Wartungskosten für den Benutzer entstehen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Sprühnebels extremer Dichte zu schaffen, wobei auch eine extrem feine Verteilung kleinster Partikel möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von dem eingangs genannten Verfahren und besteht erfindungsgemäß darin, da!? in einer Sprühkammer eine erste ein flüssiges Mittel versprühende Sprühanordnung (Zerstäuber) und mindestens eine zusätzliche Sprühanordnung in Reihe zu der ersten angeordnet wird, und in die Kammer ein Trägergas derart eingeführt wird, daß es über

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die hintereinander angeordneten Sprühanordnungen strömt, wobei gleichzeitig die Sprühanordnungen zur Erzeugung zerstäubter Flüssigkeitspartikel betrieben werden, derart, daß die von der ersten Sprühanordnung erzeugten zerstäubten Partikel mindestens teilweise in das Trägergas verdampft sind, bevor dieses an dem oder den zusätzlichen Sprühanordnungen vorbeiströmt.

Versuche mit der Erfindung haben gezeigt, daß es möglich ist einen Sprühnebel bzw. eine Zerstäubungsform von zu versprühenden Flüssigkeiten zu erreichen, der Partikeli/rößen in der Größenordnung von "4-5 Mikron bei Dichten von mindestens der Größenordnun
weist.

Ordnung von Io Millionen Partikel pro cm des Trägergases auf-

Dabei ist weiterhin vorteilhaft, daß bei einer Aufbereitungflüssiger Medikamente ein solches Aerosol direkt in den Aterctrakt eingeatmet werden kann, wobei man aufgrund der hohen Uebeldichten und der geringen Partikelgröße zu sehr großen Mengen nutzbarer Nebelmenge pro Zeiteinheit gelangt.

Dabei können zur Erzeugung von Aerosolen und Sprühnebeln pneumatische Sprühanordnungen oder pneumatische Zerstäuber verwendet werden.

Die Erfindung sieht also eine Ansaug- bzw. Sprühkammer vor, die mit einem ersten Zerstäuber in der Kammer und mit mindestens einem-zweiten in Reihe mit dem ersten Zerstäuber und hinter diesen angeordneten zweiten Zerstäuber ausgerüstet ist, diese Zerstäuberanordnungen werden dann betrieben und es wird angesaugte Luft in die Kammer eingetrieben und über die hintereinander angeordneten Zerstäuber geleitet, und zwar als Trägermedium in der Weise daß die feinst versprühten Partikel der ersten Sprühanordnung mindestens teilweise in das Trägermedium verdampfen, bevor das

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Trägermedium am Kontaktpunkt mit den versprühten Partikeln der zweiten Sprühanordnung ankommt.

Dabei läßt sich das Gesamtergebnis dadurch noch verbessern, daß man das Trägermedium durch eine Fangkammer leitet, um auf diese Weise größere Partikel auszusondern und aufzufangen, die sich dann darin als Folge ihrer größeren Masse und ihres größeren Momentes sammeln.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche und in diesen niedergelegt. Im folgenden werden das erfindungsgemäße Verfahren und Aufbau und Wirkungsweise eines erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiels zur Durchführung des Verfahrens an Hand der Figuren im einzelnen näher erläutert. Dabei zeigt:

Figur 1: in einfacher schematischer Darstellung eine erste Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens unter Verwendung üblicher pneumatischer Zerstäuberanordnungen ,

Figur 2: entspricht in etwa der Darstellung der Figur 1 mit der Ausnahme, daß hier Zerstäuber nach dem Babington-System verwendet werden,

Figur 3: stellt ebenfalls ein Ausführungsbexspiel nach der Erfindung dar unter Verwendung von Ultraschallzerstäubern, während die

Figur U: einen Teilausschnitt einer Ausgestaltung zeigt, mit welcher sich die Wirkung eines pneumatischen Systems noch verbessern läßt, insbesondere des Systems der ' Figur 2. · _ ₆ _

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Wie die Figuren 1,2 und 3 zeigen, ist eine Sprühkammer bzw. Vernebelungs- oder Sprühkammer bzw. ein Ansaugraum 1 vorgesehen, der deshalb.so genannt ist, weil sein Zweck darin besteht, das Trägermedium, sei es durch Selbstansaugung oder durch ein erzwungenes Einsaugen in eine gegebene Richtung zu leiten und um das Trägermedium während der Einführung der vernebelten bzw* zerstäubten oder in einen Ärosolzustand versetzten Substanz durch die Sprühanordnungen in die Sprühkammer auf einen vorgegebenen Bereich zu beschränken. Im folgenden wird ausschließlich noch die Bezeichnung Sprühkammer verwendet.

In der Darstellung der Figuren 1 und 2 sind die Sprühkammern 1 und Io selbstansaugend bzw. selbsteinsaugend ausgebildet, d.h., dass das Trägermedium, in diesem Falle Luft oder irgendein bekanntes Gas in die Sprühkammer durch öffnungen 2 bzw. aufgrund der Wirkung der Vernebelungs- bzw. Zerstäubungsanordnungen selbst eingesaugt wird, da die Zerstäubungsanordnungen in den Figuren 1 und 2 beide pneumatisch ausgebildet sind und die Freigabe von unter Druck stehender Luft benötigen, um die zu zerstäubende flüssige Substanz zu vernebeln oder zu zerstäuben. In Figur 1 erfolgt die Zerstäubung mittels des einfachen Doppeldüsensystems, wobei die Flüssigkeit unter Druck durch eine Leitung 3 gepresst wird; in eine Leitung 5 wird ein unter Druck stehendes Gas eingefüllt und die Zerstäubung der flüssigen Substanz erfolgt dann bei einem Auftreffen bzw. bei einem Zusammenprall des Flüssigkeitsstroms mit dem Gasstrom. Als allgemeine Regel sei erwähnt, daß das Gas unter einem beträchtlichen Druck steht, etwa in der Größenordnung von 3,52 kg pro cm , daher ist die Geschwindigkeit des Gasstromes ausreichend, um einen Fluß der zerstäubten oder vernebelten Flüssigkeit in der Richtung auf den Auslaß durch die Sprühkammer zu veranlassen, d.h. bei dem Ausführungsbeispxel der Figur 1 nach rechts. . - η -

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An einem vorgegebenen Punkt, der in Figur 1 mit dem Abstand D bezeichnet ist, passiert der fließende Strom vernebelter, d.h. zerstäubter Partikel eine zweite Zerstäubungsanordnung die ein Duplikat der ersten Zerstäubu.ngs anordnung sein kann und eine

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Luftdüse 5 und eine Flüssigkeitsdüse 3 aufweist, wobei dann zusätzliche zerstäubte Substanz in das Trägermedium eingeführt wird.

Das Trägermedium, das in diesem Fall einfach als ein geeignetes Gas definiert sein kann, wird durch die Ansaugöffnungen 2 unter der Wirkung der Zer-stäubungsdüsen eingesogen, die eine Druckreduzierung innerhalb der Sprühkammer 1 angrenzend an deren abgeschlossenes Ende erzeugt. Das in die Sprühkammer durch die Ansaugöffnungen 2 eingesaugte Trägermedium vermischt sich mit der versprühten Substanz in der ersten Stufe. Das Trägermedium ist nun vorkonditioniert, d.h. es hat zusätzliche Feuchtigkeit absorbiert und trägt auch einige freie Flüssigkeit in Aercsolform mit sich, diese Mischung wird dann gegen die zweite Sprüh-, Vernebelungs- oder Zerstäubungsstufe beschleunigt, d.h. in Richtung auf das· Auslaßende der Kammer. Bei ihrem Durchlauf zum Auslaß ist das Trägermedium bzw. die dann schon dort vorliegende Mischung wiederum einer zusätzlichen Sprüherzeugung ausgesetzt, die zusätzliche freie Flüssigkeitspartxkel in das vorkonditionierte Trägermedium einführt.

Die Beschreibung dieses Phänomens, von welchem angenommen wird, dass es zu wesentlich verbesserten Ergebnissen führt, sei zum vorliegenden Zeitpunkt noch aufgeschoben (hierauf wird weiter unten noch genauer eingegangen), da zunächst noch auf gegenständliche Ausführungsbeispiele eingegangen werden soll, wobei man sich jedoch vergegenwärtigen soll, dass dieses Phänomen sämtlichen Ausführungsformen von Zerstäubungsanordnungen ge-

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meinsam ist, die in der Lage sind, das neue Verfahren durchzuführen.

Wie Figur 2 zeigt, besteht das einfachste AusführungGbeispiel der Erfindung aus ei'ner Sprühkammer Io, die auch als Ansaugkammer bezeichnet werden kann und die ein abgeschlossenes Endteil 11 und eine Auslaßöffnung 13 aufweist. An Stelle der eher konventionellen pneumatischen Zerstäuber, wie weiter vorn beschrieben, umfaßt die Sprühkammer Io sogenannten "Babington-Zerstäuber", die das Zerstäubungsprinzip verwenden, welches in den weiter vorn schon erwähnten US Patenten 3.421.699 und 3.421.69 4 zum Tragen kommt. Bei diesem System wird ein unter einem verhältnismäßig niedrigem Druck stehendes Sprühgas durch Leitungen 15 und 17 einem Paar in Reihe angeordneter horizontal zueinander ausgerichteter hohler Luftkammer bzw. Beruhigungsräumen in Form von Kugeln 16 und 18 zugeführt. Die Oberflächen der Sphären oder Kugeln 16 und 18 sind mit der zu zersprühenden oder zu zerstäubenden Substanz überflutet, beispielsweise Wasser oder einer Salzlösung oder irgend einer anderen flüssigen Substanz, in welcher ein lösbarer Feststoff aufgelöst ist; die Überflutung der Sphären 16 und 18 erfolgt über Leitungen 2 2 und 24, die auf die oberen Bereiche der Sphären ausgerichtet sind. Die Kontur der Sphären und die Flußrate der Flüssigkeit ist so bemessen,daß die Substanz einen dünnen, dynamisch unter Spannung stehenden bzw. gedehnten Film über jeder Sphäre bildet. Die Sphären sind mit sehr kleinen Schlitzen oder öffnungen 25 und ausgestattet, wie in den erwähnten Patenten beschrieben, aus denen die unter relativ niedrigem Druck stehende Luft austritt und den Film durchquert und dabei gleichzeitig sehr kleine Tropfer von dem Film abhebt und in die Sprühkammer dispergiert. P.estteile des Films werden in Auffangschalen 14 und 19 aufgefangen und über geeignete, nicht dargestellte Mittel wieder dem Versorgungssystem für die Flüssigkeit in zyklischer Rückführung

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zugeführt.

Auch hier erzeugt das aus den Schlitzen oder Öffnungen 25 und 27 ausströmende Gas eine Geschwindigkeitskomponente in Fichtung auf die Auslaßöffnung 13 mit dem Erfolg, daß durch die Ansaugöffnungen 12 angrenzend an das abgeschlossene Ende 11 der Sprühkammer Io eine Ansaugung des Tragermediums erfolgt.

Bevor auf eine Erläuterung der beschriebenen Erscheinung eingegangen wird, soll schließlich noch ein weiteres Ausführungsbeispiel zur Durchführung der Erfindung an Hand der Figur 3 genauer erläutert werden. Eine Ansaug- bzw. Sprühkammer 2o ist mit einer Seitenwandung 32 zur Bildung der Sprühkammer und zum Einlassen von Luft in dieselbe versehen. In Reihe angeordnet, d.h. hintereinander geschaltet innerhalb der Sprühkammer 1 ist ein Paar von Sprühanordnungen 34,3 6, die hier nach dem Ultraschallsystem arbeitend angeordnet sind und die die Vernebelung der Flüssigkeit durch hochfrequente Schwingungen bewirken. Da bei der Zerstäubung eine Ultraschalltechnik verwendet wird, ist es offensichtlich, daß zusätzliche Mittel vorgesehen sein müssen, um den Fluß des Trägermediums durch die Sprühkammer hervorzurufen. Es ist offensichtlich, daß zur Erzeugung des gewünschten Ergebnisses verschiedene Mittel verwendet werden können. Bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 2 und lediglich zur Darstellung eines solchen Mittels ist ein Ventilator 3 8 gezeigt, der zur Bewirkung eines Luftdurchflusses durch die Öffnung 42 am rückwärtigen Ende der Kammer 2o von einem Motor 4o angetrieben wird. Auf diese Weise wird dann das Trägermedium in einer Weise, die als erzwungene Ansaugung bezeichnet werden kann, veranlässt, durch die Sprühkammer 2o und über die in Reihe hintereinander angeordneten Zerstäubungsanordnungen 34 und 36 zu fließen.

In Figur 4 ist ein modifiziertes Ausführungsbeispiel einer

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Sprühquelle dargestellt, die in Verbindung mit jeder beliebigen pneumatischen Sprühanordnung oder Zerstäubungsanordnur.g arbeiten kann, aus .Gründen der Einfachheit jedoch in Verbindung mit dem weiter vorn schon erwähntem "Babington"-System beschrieben wird. Die Änderung besteht darin, daß in den Weg des an der Düse oder der sphärischen Oberfläche erzeugten Sprühnebels oder Zerstäubungstrichters ein Auftreffmechanismus bzw. ein Prallteil angeordnet wird. Wie gezeigt ist dieses sogenannte Prallelement 4 8 an einem Träger 46 befestigt, derart, dass es direkt mit der öffnung 25 in der sphärischen Luftkanuner 16 ausgerichtet ist. Auf diese Weise werden die von den die äußere sphärische Oberfläche der Sphäre oder der Luftkammer 16 umgebenden dynamischen Film weggerissenen oder abgetragenen kleinen Flüssigkeitspartikel direkt in Kontakt mit dem Prallelement 4 8 gebracht und auf Grund des ihnen innewohnenden Moments bei Kontakteinwirkung mit dem Prallelement 48 weiter aufgebrochen. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Prallelement eine Kugel. Insgesamt hat sich herausgestellt, daß gerade eine solche Form in hervorragender Weise mit dem Babington-System harmoniert. Es versteht sich jedoch, daß auch andere Formen und Ausbildungsarten von Prallelementen innerhalb des erfindungsgemäßen Rahmens liegen, wobei die größeren Abmessungen des Prallelementes, seine Konfiguration und seine Positionen relativ zu dem Vernebelungsstrom und der Düse in Abhängigkeit von dem verwendeten pneumatischen System und damit von der Stromgeschwindigkeit der Partikelformation und dergleichen veränderlich ist.

Im folgenden soll nun genauer auf das erfindungsgemäße Verfahren und die ihm zugrunde liegende Theorie hinsichtlich der Wirkungsweise der Erfindung eingegangen werden, wobei sich nach Kenntnisnahme der grundlegenden verwendeten Mittel sofort die Frage stellt, wie der Betrieb einer solchen Anordnung verläuft. Durch

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Beobachtung und vergleichende Resultate und Testergebnisse wird angenommen, daß das erfindungsgemäße Verfahren und die dieser durchführende Vorrichtung deshalb wesentlich bessere Ergebnisse erbringt, weil das Trägermedium normalerweise mindestens einen beträchtlichen Teil der aus der Sprühquelle austretenden kleinen Partikel absorbiert. Es wird angenommen, daß eine solche Absorption deshalb auftritt, weil das Trägermedium ungesättigt ist, d.h. sein Feuchtigkeitsgehalt ist so, daß die relative Feuchte des Trägergases unterhalb von loo % liegt, bevor es auf die versprühte bzw. vernebelte Flüssigkeit auftrifft, die im ersten Kontaktbereich von Trägermedium und Sprühnebel erzeugt wird.

Wird dabei ein Sprühnebel bzw. ein Zerstäubungszustand erzeugt, der sehr kleine Partikel aufweist, dann sind es diese Partikel, die zuerst in das Trägermedium absorbieren bzw. verdampfen, um den Feuchtigkeitsgehalt bzw. die relative Feuchte desselben zu erhöhen, während die etwas größeren Sprühpartikel die sind, die körperlich mit dem Trägermedium mitgeführt oder mitgerissen werden Wesentlich größere Partikel, die von Gravitations- oder anderen Kräften beeinflußt werden, werden nicht.vom Trägermedium mitgeführt und nässen an den umgebenden Objekten aus.

Ist dann das Trägermedium auf diese Weise vorkonditioniert, d.h. befindet es sich nahe an seinem Sättigungspunkt, wenn es auf den (nächsten) Sprühnebe], auftrifft, dann werden die kleineren Tröpfchen nicht mit hoher Geschwindigkeit absorbiert, sondern werden in dem Trägergas fein verteilt schwebend gehalten und verbleiben bis zu ihrem AufbringungsZeitpunkt in Tropfchenform.

Die Erkenntnis eines solchen Phänomens führte dann zu der Schlußfolgerung, dass dann, wenn zwei Sprühanordnungen in Reihe innerhalb einer Sprühkammer so angeordnet werden, dass die erste

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Sprühanordnung der Vorkonditionierung des Trägermediums dient, eine wesentlich verbesserte Wirkungsweise jeder bekannten Sprühapparatur erreicht werden müsste, da es auf diese Weise gelingt, die physische Anzahl schwebender fein verteilter Tröpfchen geringer und sehr geringer Größe zu vergrößern. Dabei wurde weiterhin festgestellt, dass ein solcher Vorgang am wirkungsvollsten in der Weise durchgeführt wird, dass die in Reihe hintereinander angeordneten Sprühanordnungen in einer Sprühkammer positioniert werden, in einer Weise, daß das vorkonditionierte Trägermedium der zweiten bzw. weiter vorne angeordneten Sprühanordnung von der ersten bzw. der rückwärtigen Sprühanordnung in vollständig vorkonditioniertem Zustand zugeführt wird , mit dem Ergebnis , daß der Sprühnebelauslaß, d.h. die Ausgangssprühleistung der zweiten Sprühanordnung tatsächlich insgesamt in verwendungsfähiger Tröpfchenform transportiert wird.

Zur weiteren Erläuterung der wesentlich überlegenen Arbeitsweise des beschriebenen Sprühanordnungsaufbaus sei darauf hingewiesen, daß offensichtlich durch die Verwendung von hintereinander angeordneten Sprüh- oder Vernebelungsanordnungen der Sprühnebel der rückwärtigen Sprühanordnung in den Sprühnebel gezogen wird, der von der vorderen Sprühanordnung erzeugt wird. Auf diese Weise füllt der Sprühnebel von der hinteren oder ersten Sprühanordnung in beträchtlich wirkungsvollerer und zweckvollerer Weise die Leerstellen zwischen den Flüssigkeitspartikeln aus, die von de-r vorderen Sprühanordnung erzeugt werden. Gehen im Gegensatz dazu eine Vielzahl von Sprühnebeln von einer einzigen Sprühanordnung aus, was im Gegensatz zu der Hintereinander-Schaltung des Anmeldungsgegenstandes steht, dann treten Turbulenzen auf und die Kollisionsrate, d.h. die Auftreffwahrscheinlichkeit flüssiger Tröpfchen aufeinander ist größer. Beide Faktoren verursachen eine Anhäufung bzw. Agglomeration von Partikeln und

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ein nachfolgendes "Ausregnen" bzw. ein Niederschlagen der Partikel innerhalb der Sprühanordnung oder der Verteilerleitung bzw. des Sprühschlauches. So ist es beispielsweise bei einem medizinischen Nebulisator mit einer einzigen Sprühanordnung, die eine Vielzahl von Schlitzen verwendet, im hohen Maße wahrscheinlich, daß ein großes, nicht atembares Partikel (d.h. größer als Io Mikron) mit einem in hohem Maße atembaren Partikel von 2 oder 3 Mikron kollidiert und daher das kleinere Partikel daran hindert, vom Verteilerschlauch freizubleiben und von dem Patienten eingeatmet zu werden. Wenn dagegen die beiden Tröpfchen in einer Reihenschaltungsanordnung erzeugt, wobei die vordere Sprühanordnung das größere Partikel und die hintere Sprühanordnung das kleinere Partikel erzeugt, dann ist es im höchsten Maße wahrscheinlich, daß das kleinere Partikel in eine der leeren Zwischenräume des Sprühnebels eingesaugt wird, der von der vorderen Sprühanordnung erzeugt wird. Auf diese Weise würde es dann durch die Verteilerleitung geführt werden und zu der Sprühnebeldichte beitragen, die von dem gesamten Nebulisator erzeugt wird. Dadurch,daß die Sprüherzeugungsanordnungen in Reihe d.h. hintereinander angeordnet werden, erreichen die größeren bzw. nicht atembaren Partikel, die von der ersten Sprühanordnung bzw. dem ersten Zerstäuber erzeugt werden, niemals den Sprühkegel bzw. den Sprühbereich des vorderen oder zweiten Zerstäubers oder Sprühanordnung, da ihr abfallender Bahnverlauf ein Ausregnen bewirkt. Dies trägt dazu bei, daß es gelingt, einen solchen Vernebler von einer Anhäufung bzw. überfüllung nicht atembarer großer Partikeln freizuhalten, was wiederum die. Wahrscheinlichkeit verringert, daß sich die Möglichkeit einer Kollision und Agglomeration, wie- weiter vorn beschrieben, ergibt. Darüberhin'aus wird durch die Hintereinanderanordnung der Sprühanordnungen die relative

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Geschwindikgeit der Sprühpartikel, die von den einzelnen Zerstäubern oder Sprühanordnungen erzeugt werden, reduziert. Dies begünstigt eine wirkungsvollere Mitnahme der Tröpfchen, was es wiederum ermöglicht, daß mehr flüssige Partikel pro Volumenseinheit an Trägerluft transportiert werden.

In der vorhergehenden Erläuterung und Diskussion des erfindungsgemäßen Verfahrens und der diesem zugrunde liegenden Erkenntnisse war jeweils nur die Rede von zwei hintereinander angeordneten Zerstäubern oder Sprühanordnungen. Es versteht sich jedoch, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch unter Verwendung einer beliebigen Anzahl von Zerstäubern durchgeführt v/erden kann. Je mehr Zerstäuber hinzugefügt werden, die nacheinander von dem Trägergas durchquert werden müssen, umso größer wird die Dichte des schließlich erzeugten Ärosols, in Begriffen des Feuchtigkeitsgehaltes, und/oder umso größer werden.die Anzahl flüssiger, pro Einheitsvolumen des Trägergases transportierter Partikel, wobei man sich der theoretischen Maximaldichte annähert. Dabei haben Untersuchungsergebnisse gezeigt, die durch verschiedene Anordnungen von in Reihe hintereinander positionierter Sprühanordnungen gewonnen wurden, daß die Ärosoldichte von einer Vielzahl von Zerstäubern beträchtlich und überproportional größer ist als die, die von einem einzigen Zerstäuber erzeugt wird.

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Claims

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Patentans prüche

/ 1. )J Verfahren zur Erzeugung eines dichten Sprühnebels (Ärosols) —■ dadurch gekennzeichnet, .daß in einer Sprühkainmer eine erste ein flüssiges Mittel versprühende Sprühanordnung (Zerstäuber) und mindestens eine zusätzliche Sprühanordnung in Reihe zu der ersten angeordnet wird und in die Kammer ein Trägergas derart eingeführt wird, daß es über die hintereinander angeordneten Sprühanordnungen strömt, wobei gleichzeitig die Sprühanordnungen zur Erzeugung zerstäubter Flüssigkeitspartikel betrieben werden, derart, daß die von der ersten, Sprühanordnung erzeugten zerstäubten Partikel mindestens teilweise in das Trägergas verdampft sind, bevor dieses an dem oder den zusätzlichen Sprühanordnungen vorbeiströmt.
2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar pneumatischer, d.h. mit Druckluft arbeitender Sprühanordnungen (3,5;3'5';14,16,18,19) vorgesehen ist und daß von der Sprühkammer (l,lo) angesaugte Gas aufgrund des von den pneumatischen Sprühanordnungen erzeugten Venturieffektes eingeleitet wird.
3.) Verfahren nach Anspruch 1 oder 2 , dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Paar auf dem Ultraschallprinzip beruhender Zerstäuber oder Sprühanordnungen (34,36) vorgesehen sind und das angesaugte Trägermedium von einer separaten, das Gas bewegenden Druckquelle (38,4o) erzeugt wird.

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4.) Verfahren nach einem der Ansprüche 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß man den zerstäubten Sprühstrahl mindestens einer der Sprühanordnungen zur weiteren Reduzierung der Partikelgröße der von dem Trägergas bewegten Substanz auf ein Prallelement (4 8) aufprallen läßt.·
5.) Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4 zur Erzeugung eines hochdichten Flüssigkeitssprühnebels mit Partikel in der Größenordnung von Io Mikron oder weniger, dadurch gekennzeichnet, daß ein Strom eines Trägermediums bewegt wird und in das Trägermedium zunächst die flüssige Substanz in zerstäubter Partikelform eingesprüht wird, wobei ein Teil der Partikel von dem Trägermedium absorbiert wird und dass anschliessend zusätzliche Anteile der zu zerstäubenden Substanz in das Trägermedium in flüssiger Partikelform eingeführt werden, derart, daß die überwiegende Mehrheit der zuletzt in das Trägermedium eingeführten Partikel aufgenommen und zum Applikationsbereich in ihrer flüssigen Partikelform getragen werden.
6.) Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-5 dadurch gekennzeichnet, daß eine Sprühkammer (l,lo,2o) und in dieser Sprühkammer in Peihe hintereinander angeordnete Sprühanordungen (Zerstäuber 3,5; 3·¹ ,5' -,15,16,17,18,31,36) vorgesehen sind und daß Ansaugöffnungen (2,12,42) zum Einlaß des Trägermediums im abgeschlossenen Endbereich der Sprühkammer (l,lo,2o) vorgesehen

: sind.
7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühkammer (l,lo,2o) rohrförmig mit einem Auslaßende

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(13) und einem abgeschlossenen, gegenüber liegendem Ende ausgebildet ist und die Ansaugöffnungen (2,12,42) für das Trägermedium noch vor der ersten Sprühanordnung (3,5; 15, 16,34) vorgesehen sind.
8.) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sprühanordungen Ultraschallzerstäuber (34,36) sind und das Trägermedium mittels eines. Ventilators (38) zwangsweise durch die Sprühkammern (2o) bewegbar ist.
9.) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die hintereinander angeordneten Sprühanordungen (Zerstäuber) aus einer hohlen, im Inneren über eine Leitung (15,17) unter dem Druck eines Gases stehenden Sphäre (16,18) bestehen, auf welche über darüber angeordnete Leitungen (22,24) ein Film der zu zerstäubenden Substanz auftropfbar ist und daß in den Sphären (25,27) in Richtung des Auslaßendes (13) der Sprühkammer (lo) Öffnungen (25,27) zur Zerstäubung des Sprühmittels und zum Einbringen in den angesaugten Trägermediumstrom vorgesehen sind.

lo.) Vorrichtung nach Anspruch 9,dadurch gekennzeichnet, daß stromabwärts mindestens einer der Sprühanordnungen und ausgerichtet auf die öffnungen (25) ein Prallelement (48) zur feineren Zerstäubung der flüssigen Partikel des Trägermediums angeordnet ist.

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