DE2739064A1

DE2739064A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines nebels

Info

Publication number: DE2739064A1
Application number: DE19772739064
Authority: DE
Inventors: Elisha W Erb
Original assignee: RESCH DARREL R
Current assignee: RESCH DARREL R
Priority date: 1976-08-30
Filing date: 1977-08-30
Publication date: 1978-03-09
Also published as: CA1086162A; JPS6012095B2; GB1586261A; JPS5353012A; FR2362672A1

Description

Die Erfindung betrifft eine pneumatische Nebelerzeugungs-Vorrichtung, wie z.B. Brennstoffbrenner, Vergaser usw. und ein Verfahren zur Herstellung einer ultrafeinen, stabilen Dispersion einer fließfähigen Flüssigkeit in einem Gas.

Bei einer pneumatischen Nebelerzeugungs-Vorrichtung wird ein Gasstrom dazu verwendet, ein Fluid, wie z.B. eine Flüssigkeit in feine Teilchen zu dispergieren bzw. zu verteilen. Eine ideal arbeitende Nebelerzeugungs-Vorrichtung zum Verteilen einer Flüssigkeit weist folgende Eigenschaften auf:

(1) Sie verteilt die Flüssigkeit in kleinstmöglichen Teilchen,

(2) sie erfordert die geringstmögliche Gasmenge,

(3) sie arbeitet mit einem unter geringstmöglichem Druck stehenden Gas und

(4) sie kann so eingestellt werden, daß sie die Erzeugung

en

von Flüssigkeitsdispersion/mit unterschiedlichen Konzentrationen ermöglicht.

Es ist bekannt, daß ein auf einen Flüssigkeitsfaden oder Flüssigkeitsfilm auftreffender Hochgeschwindißkeits-Gasstrom den Flüssigkeitsfaden oder -film zerreißt und in feine Teilchen verteilt,und daß die verteilten Flüssigkeitsteilchen umso kleiner sind, je dünner der Flüssigkeitsfaden oder Flüssigkeitsfilm oder je größer die Geschwindigkeit des Gases bezüglich des Flüssigkeitsfadens oder -films ist. Dementsprechend bestehen viele pneumatische Nebelerzeugungs-Vorrichtungen aus Elementen, die einen dünnen Flüssigkeitsfaden oder -film erzeugen und diesen dünnen Flüssigkeitsfaden oder -film einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gas aussetzen.

Herkömmliche Vorrichtungen zur pneumatischen Nebelbildung mit einer Flüssigkeit, wie sie oben beschrieben wurden, sind Vorrichtungen, die einen dünnen Faden oder Film der

809810/0852

Flüssigkeit in ein mit hoher Geschwindigkeit strömendes Gas einspritzen. Beispiele für solche Vorrichtungen sind Anordnungen, die:

(a) Flüssigkeit einer Düse mit einer kleinen öffnung zuführen, deren Austrittsöffnung sich in oder in der Nähe eines Hochgeschwindigkeits-Gasstromes befindet - so z.B. die üblichen Kraftfahrzeugvergaser,

(b) Flüssigkeit unter Druck zwischen zwei Elemente einführen, die zueinander in einem geringen Abstand gehalten werden, wobei sich der Raum zwischen diesen Elementen in einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom hinein öffnet - siehe US-PS 3 H^ 842,

(c) eine Flüssigkeit unter Druck zwischen zwei Elemente einführen, die in einem einstellbaren Abstand zueinander gehalten sind, wobei sich der Raum zwischen den Elementen in einen Hochgeschwindigkeits-Gasstrom öffnet - siehe US-PS 1 307 875,

(d) genauso arbeiten wie die oben beschriebenen mit der Ausnahme, daß die Flüssigkeit nicht unter Druck zugeführt wird, weil der Ort, an dem die Flüssigkeit in den Hochgeschwindigkeite-Gasstrom eintritt, unter einem teilweisen Unterdruck steht und der teilweise Unterdruck die Flüssigkeit ansaugt - siehe US-PS 2 213 522.

Die oben beschriebenen Vorrichtungen haben den Nachteil, daß die Dicke des Flüssigkeitsfadens oder -films, der in den Hochgeschwindigkeits-Gasstrom eingespritzt oder hineingesaugt wird, ungefähr der festen Weite der Düsenöffnung oder dem festen Abstand zwischen den beiden Elementen entspricht. Die Flüssigkeit wird nicht in einen dünneren Faden oder einen dünneren Film ausgezogen, nachdem sie aus der Düse oder aus dem Zwischenraum zwischen den Elementen austritt und bevor sie dem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom ausgesetzt wird. Folglich ist der Flüssigkeitsfaden oder -film dann, wenn er von dem Gasstrom getroffen wird, nicht der dünnstmögliche Flüssigkeitsfaden oder -film. Vorrich-

809810/0852

tungen, wie sie unter (a) und Cb) beschrieben wurden, arbeiten in ihrer Grundform nur innerhalb eines engen Bereiches für die Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit um die entwurfsmäßig vorgegebene Betriebs-Flüssigkeits-Strömungsgeschwindigkeit herum einwandfrei. Die oben unter (c) beschriebene Vorrichtung und die vergleichbaren Vorrichtungen vom Typ (d) besitzen den Nachteil, daß sie so hergestellt werden müssen, daß sie einstellbar sind, daß sie von Zeit zu Zeit nachgestellt werden müssen und daß sie aufgrund von Änderungen des verwendeten Drucks, aufgrund von in der Flüssigkeit enthaltenen Verschmutzungen, die die Elemente überziehen, wegen der Flexibilität der Elemente und wegen aufgrund von Temperaturerhöhungen oder Temperaturerniedrigungen auftretender Ausdehnungs- und Kontraktionseffektaiusw. vom eingestellten Wert abweichen.

Andere herkömmliche Vorrichtungen, die auf pneumatische Weise eine Flüssigkeit dadurch vernebeln, daß sie einen Flüssigkeitsfilm bilden und den Flüssigkeitsfilm einem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom aussetzen, und die die Schwierigkeiten der oben beschriebenen Vorrichtungen vermeiden, sind solche Vorrichtungen, die die Flüssigkeit als dünnen Faden oder Film über eine Oberfläche ausbreiten und hierauf den dünnen Faden oder Film der Flüssigkeit einem Hochgeschwindigkeits-Gasstrom aussetzen. Verschiedene Vorrichtungen verwenden dieses Verfahren. Beispiele hierfür sind:

(a) Die Zuführung der Flüssigkeit zur Oberseite einer nach unten abfallenden Oberfläche, wobei sich eine Gasöffnung an einem unteren Punkt in dieser Oberfläche befindet. Die Schweikraft und die Adhäsionskräfte zwischen der Oberfläche und der Flüssigkeit veranlassen die Flüssigkeit, über die Oberfläche nach unten zu fließen, sich über die Oberfläche als dünner Film auszubreiten und gegebenenfalls mit einem aus der Gasöffnung austretenden Gas in Berührung zu kommen. Ein Beispiel für eine solche Vorrichtung ist in der US-PS 3 421 692 beschrieben.

809810/0852

(b) Die Zuführung der Flüssigkeit an der Basis einer ansteigenden Oberfläche, wobei sich eine Gasöffnung an einem höheren Punkt der Oberfläche befindet. Die Flüssigkeit wird auf der Oberfläche gegen die Schwerkraft sowohl durch die Anziehungskräfte zwischen den Molekülen in der Flüssigkeit und den Molekülen der Oberfläche (diese Anziehungskraft wird im folgenden als "Adhäsionskraft" oder in speziellen Fällen als "Kapillarkraft" beschrieben)als auch durch die gegenseitige Anziehungskraft zwischen den Molekülen der Flüssigkeit, die an der Gasöffnung entfernt werden und den an sie angrenzenden Flüssigkeitsmolekülen (diese Anziehungskraft zwischen den Flüssigkeitsmolekülen untereinander wird im folgenden als "Kohäsionskraft" beschrieben und wird in der Literatur in bestimmten Fällen manchmal als "Oberflächenspannung" bezeichnet; /Der Flussigkeitsfilm auf der Oberfläche wird dünner, während er über die Flüssigkeitszuführung ansteigt. Bei sorgfältiger Einstellung kann die Gasöffnung über der Flüssigkeitszuführung so angeordnet werden, daß die Gasöffnung einem dünnen Flüssigkeitsfilm ausgesetzt wird. In der US-PS 3 584 792 ist sowohl eine solche als auch die nachfolgend unter (c) beschriebene Vorrichtung beschrieben.

(c) Die Zuführung der Flüssigkeit erfolgt an der Basis einer engen Leitung, an deren Oberseite eine Gasöffnung angrenzt. Die Kapillarkraft zieht die Flüssigkeit gegen die Schwerkraft in der engen Leitung nach oben. Die Kohäsionskraft zwischen der Flüssigkeit, die an der Gasöffnung entfernt wird und der benachbarten Flüssigkeit zieht die Flüssigkeit von der engen Leitung ab und (wenn zwischen der Oberseite der engen Leitung und der Gasöffnung eine dazwischenliegende Oberfläche vorgesehen ist, über diese dazwischenliegende Oberfläche) zu der Gasöffnung.

809810/0852

273906A

(d) Die Zuführung der Flüssigkeit erfolgt mit gesteuerter Geschwindigkeit zu einer horizontal begrenzten Oberfläche (z.B. zur Basis eines Bechers) mit einer vertikalen Gasöffnung durch die horizontale Oberfläche hindurch. Die Flüssigkeit bedeckt graduell die horizontale Oberfläche und kommt gegebenenfalls in Berührung mit dem aus der Gasöffnung austretenden Gas. Eine derartige Anordnung ist in der US-PS 3 4-73 530 beschrieben.

Alle vorhergehenden Filmbildungs-Vorrichtungen sind in ihrer Wirkungsweise beschränkt, da keine von ihnen in ihrer Grundform in umgekehrter Lage betrieben werden kann und da alle durch starke Vibrationen bzw. Erschütterungen beeinträchtigt werden. Sie leiden auch unter dem Problem, daß, wenn der Flüssigkeitsfilm in der Nähe der Gasöffnung äußerst dünn wird - d.h. gestreckt bzw. gespannt bzw. ausgedehnt, wie das im folgenden beschrieben wird -, weil diesen Geräten Flüssigkeit mit einer entsprechend niedrigen Geschwindigkeit zugeführt wird oder weil sie in entsprechender Weise eingestellt sind, die geringste Unregelmäßigkeit oder Vibration bewirkt, daß der äußerst dünne Flüssigkeitsfilm in einem gewissen Abstand von der Gasoberfläche aufbricht. Derjenige Teil des äußerst dünnen Flüssigkeit sfilms, der zwischen der Bruchstelle und der Gasöffnung liegt, wird zur Gasöffnung hingezogen. Bei Vorrichtungen, die eine nach unten hin abfallende Oberfläche verwenden, zieht sich derjenige Teil des äußerst dünnen Films, der über der Bruchstelle liegt, zusammen und bildet kleine Rinnsale, die die Oberfläche hinunterlaufen. Bei Vorrichtungen, bei denen eine nach oben geneigte Oberfläche oder eine enge Kapillarleitung Verwendung finden, fällt derjenige Teil des äußerst dünnen Films, der hinter der Bruchstelle liegt, zurück und die Nebelerzeugungs-Vorrichtung wird aufhören zu arbeiten, bis Schritte unternommen werden, um den Film wieder herzustellen. Bei Vorrichtungen, bei denen eine horizontale Oberfläche verwendet wird, fällt der Teil des äußerst dünnen Films, der hinter der

809810/0852

Bruchstelle liegt, entweder zurück oder bleibt an seinem Platz, bis sich hinter der Bruchstelle genügend Flüssigkeit ansammelt, um den Flüssigkeitsfilm zu veranlassen, dicker zu werden und sich bis zur Gasöffnung hin auszubreiten. Als Folge hiervon kann keine der vorausgehend beschriebenen Vorrichtungen in kontinuierlicher, ununterbrochener Weise mit einem äußerst dünnen Flüssigkeitsfilm betrieben werden.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung von kontinuierlichen, ununterbrochenen, äußerst dünnen Flüssigkeitsfäden oder -filmen und setzt diese einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gas aus. Da die Flüssigkeitsfäden oder -filme äußerst dünn sind, wenn sie das erstemal einem mit hoher Geschwindigkeit strömenden Gas ausgesetzt werden, erzeugen erfindungsgemäße Geräte extrem kleine Flüssigkeitsteilchen bei geringen Gasströmungsmengen und/oder niedrigen Gasdrücken.

Ein wesentliches Ziel der Erfindung ist es, eine pneumatische Nebelerzeugungs-Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage ist, direkt und gleichförmig einen ultrafeinen stabilen Nebel von Flüssigkeitsteilchen zu erzeugen, die vorzugsweise einen mittleren geometrischen Durchmesser von ungefähr 3 Mikron oder weniger in einem Treibgas besitzen.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Erzeugung eines ultrafeinen Nebels von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas zu erzeugen, wobei das Gesamtgewicht der Flüssigkeitsteilchen bei einem gegebenen Gewicht des Treibgases variiert und innerhalb enger Grenzen bzw. mit geringen Sollwert-Abweichungen unabhängig vom Druck des Treibgases gesteuert werden kann.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Nebelerzeugungs-Vorrichtung zu schaffen, bei der die gesamte Flüssigkeit der Gas.-öffnungsvorrichtung als dünner gestreckter Film

809810/0852

zugeführt wird und als ultrafeiner, stabiler Nebel vernebelt und verteilt wird, d.h. es findet kein Flüssigkeitsaufbau bzw. keine Flüssigkeitsansammlung an der Gasöffnung statt, und es kommt auch nicht zu einem Ablaufen oder Abtropfen der Flüssigkeit von der öffnungsvorrichtung oder von anderen Teilen der Nebelerzeugungs-Vorrichtung.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine pneumatische Nebelerzeugungs-Vorrichtung zu schaffen, die eine umgrenzte Flüssigkeit szuführung besitzt, so daß die Nebel-Erzeugungsvorrichtung während des Betriebs bewegt, gekippt, umgedreht oder Vibrationen ausgesetzt werden kann, ohne daß die Gleichförmigkeit der Flüssigkeitszufuhr als dünner, gestreckter bzw. ausgedehnter bzw. gespannter Film zum Treibgas unterbrochen oder geändert wird oder daß es zu einer Störung der gleichförmigen Nebel-Emission kommt.

Ein weiteres Ziel der Erfindung ist es, eine Ausführungsfonn einer pneumatischen Nebel-Erzeugungsvorrichtung zu schaffen, die ein einheitliches bzw. einstückiges Mischelement umfaßt, das zumindest eine feste Flüssigkeitsöffnung und einen festen Flüssigkeitsdurchgang bzw. -kanal und mindestens eine feste Gasöffnung und einen festen Gasdurchgang bzw. -kanal aufweist, vorzugsweise eine scharfkantige Gasöffnung, wobei die relativen Größen des Flüssigkeitsdurchgangs und des Gasdurchgangs vorgegeben sind und die Flüssigkeitsöffnung und die Gasöffnung durch eine Filmbildungs-Oberflache voneinander getrennt bzw. beabstandet sind, die eine Affinität für die Flüssigkeit besitzt und wobei die Mischelemente vorzugsweise für verschiedene Flüssigkeiten ausgetauscht und/oder ersetzt werden können, wenn sie abgenutzt oder verschmutzt sind.

809810/0852

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Nebel-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, wobei die Elemente in auseinandergezogener Darstellung wiedergegeben sind und die Scheibe 19 der Deutlichkeit halber in Fig. 1A in umgekehrter Stellung dargestellt ist,

Fig. 2 und 3 schematische,teilweise Querschnitte durch die Nebel-Erzeugungsvorrichtung aus Fig. 1, die die Elemente vergrößert im zusammengebauten Zustand und im Betrieb darstellen,

Fig. 4- eine perspektivische Ansicht eines einstückigen Mischelementes, das mit der Nebel-Erzeugungsvorrichtung aus Fig. 1 oder Fig. 5 Verwendung finden kann,

Fig. 5 einen schematischen Querschnitt durch eine Nebel-Erzeugungsvorrichtung gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Prallplatte der Nebelerzeugungs-Brenner-Anordnung aus Fig. 5 längs der Linie 6-6,

Fig. 7 bis 13 perspektivische und Seitenansichten verschiedener Mischelemente, die mit verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden können.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, daß eine begrenzte bzw. eingeschlossene Flüssigkeit in einem Treibgas so verteilt werden kann, daß es eine kontinuierliche und gleichförmige, stabile, ultrafeine Dispersion bildet, die das Aussehen und die Eigenschaften eines natürlichen Nebels besitzt und die Flüssigkeit in der Form von Teilchen enthält, die einen mittleren geometrischen Durchmesser von weniger als ungefähr 3 Mikron besitzen. Dies wird dadurch erreicht, daß man die Flüs-

809810/0852

sigkeit drei verschiedenen, jedoch zusammenarbeitenden Kräften unterwirft, was bewirkt, daß die Flüssigkeit aus ihrem Einschließungsbehälter herausgedrückt wird, daß sie in den dünnestmöglichen, kontinuierlichen Film auseinandergezogen wird und daß sie in dem Treibgas als ultrafeine Dispersion verteilt wird, wobei sich ein Gleichgewicht zwischen der Zuführgeschwindigkeit der Flüssigkeit und der Dispersionsgeschwindigkeit der Flüssigkeit bildet, das nicht durch die Schwerkraft, durch Vibrationen oder andere äußere Kräfte beeinflußt wird.

Die Nebel-Erzeugungsvorrichtungen gemäß der Erfindung umfassen ein Mischelement, das wenigstens einen dünnen Flüssigkeitsdurchgang bzw. -kanal aufweist, der dazu geeignet ist, durch ihn hindurchgepreßte Flüssigkeit als dünnen Flüssigkeitsstrom zu fördern, und eine Flüssigkeits-Öffnung bzw. einen Flüssigkeitsaustritt aus diesem Flüssigkeitskanal, die bzw. der sich auf eine Filmbildungs-Oberflache hin öffnet. Das Mischelement umfaßt auch eine Treibgas-Öffnung, die eine Kante bzw. einen Rand der Filmbildungs-Oberflache bildet, und von der Flüssigkeitsöffnung hinreichend beabstandet ist, so daß der dünne Flüssigkeitsstrom, der aus der Flüssigkeitsöffnung austritt und an der Filmbildungs-Oberflache haftet, dazu veranlaßt wird, über diese Filmbildungs-Oberflache zu fließen, wobei er einen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm bildet, der sogar noch dünner ist, als der dünne Flüssigkeitsstrom, der aus der Flüssigkeitsöffnung austritt, und der seinen dünnestmöglichen und dennoch kontinuierlichen bzw. zusammenhängenden Zustand an dem Punkt erreicht, an dem er den Rand bzw. die Kante der FiIabildungs-Oberflache berührt, die die Gasöffnung umfaßt. An diesem Punkt wird der Flüssigkeitsfilm in den Strom von Treibgas hineingezogen, der durch den die Gas-Öffnung umfassenden Gaskanal hindurchströmt.

Die drei getrennten, auf die Flüssigkeit in der erfindungsgemäßen Nebel-Erzeugungsvorrichtung einwirkenden Kräfte sind

809810/0852

(1) ein genügend hoher Druck auf die Flüssigkeit stromaufwärts (hinter) der Flüssigkeitsöffnung, um die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsöffnung hindurchzudrücken, (2) die Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungs-Oberflache, wobei diese Adhäsionskraft bewirkt, daß der aus der Flüssigkeitsöffnung austretende dünne Flüssigkeitsstrom an der Filmbildungs-Oberf lache haftet und sich über diese Oberfläche verteilt, und (3) die Kohäsionskraft, die bewirkt, daß der dünne Flüssigkeitsfilm seine Kontinuität bzw. seinen Zusammenhang bewahrt, wenn die Flüssigkeit über die Filmbildungs-Oberfläche gezogen bzw. gesaugt wird und daß die Flüssigkeit, die von der Kante der Filmbildungs-Oberfläche an der Gasöffnung in den Treibgasstrom hinein entfernt wird, auf der Filmbildungs-Oberfläche befindliche Flüssigkeit zu der Kante der Filmbildungs-Oberfläche hin zieht bzw. saugt. Es bildet sich ein Gleichgewicht zwischen der Rate bzw. Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche zugeführt und von dieser entfernt wird, so daß die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche in der Form eines kontinuierlichen bzw. zusammenhängenden Films gehalten wird, der sich von der Flüssigkeitsöffnung bis zur Gas öffnung erstreckt. Der dünnst mögliche kontinuierliche Film auf der Filmbildungs-Oberfläche erzeugt den feinstmöglichen, ununterbrochenen Nebel und ein solcher Zustand eines bevorzugten Gleichgewichtes kann dadurch erreicht werden, daß man entweder die Geschwindigkeit der Flüssigkeitszuführung verringert oder die Geschwindigkeit des Gasstroms erhöht, bis der Flüssigkeitsfilm aufbricht, was durch ein Aufhören oder ein Pulsieren der Nebel-Emission angezeigt wird. Hierauf wird die Flüssigkeits-Zuführgeschwindigkeit geringfügig erhöht oder die Gas-Zuführgeschwindigkeit geringfügig verringert, bis wieder eine kontinuierliche Nebel-Emission auftritt.

Wird der äußerst dünne Flüssigkeitsfilm von der Filmbildungs-Oberfläche in den Gasstrom im wesentlichen gleichzeitig mit der Dispersion dieses Gasstroms in einen großen Behälter oder

809810/0852

einen offenen Raum hinein abgezogen, dann verteilt die Expansion des Gases den dünnen Flüssigkeitsfilm in feinen Teilchen und verhindert, daß sich die feinen Teilchen der Flüssigkeit zu größeren Tröpfchen zusammenballen.

Die Erfindung umfaßt drei wesentliche Elemente. Das erste wesentliche Element ist die Filmbildungs-Oberflache, die zwischen der Flüssigkeitsöffnung und der hiervon beabstandeten Gasöffnung vorgesehen ist und diese beiden öffnungen miteinander verbindet. Die Filmbildungs-Oberflache besitzt eine Affinität für die spezielle Flüssigkeit, mit der zusammen sie verwendet wird, so daß die Adhäsionskräfte zwischen der Flüssigkeit und der Oberfläche bewirken, daß die Flüssigkeit an der Filmbildungs-Oberfläche haftet und sich über die Filmbildungs-Oberf lache ausbreitet bzw. diese benetzt. Solang die Flüssigkeitsmenge auf der Filmbildungs-Oberfläche genügend klein gehalten wird, verhindert die Adhäsionskraft, daß die Flüssigkeit von der Filmbildungs-Oberfläche abtropft bzw. abläuft.

Das zweite wesentliche Element ist die sehr kleine Flüssigkeitsöffnung. Dies hat seinen Grund darin, daß, wenn die Flüssigkeitsöffnung sehr klein ist, die Kapillarkraft die Flüssigkeit in dem Flüssigkeitskanal hält, bis die kombinierten bzw. vereinigten Stoß- und Zugeinflüsse der verschiedenen anderen Kräfte, die auf die Flüssigkeit einwirken, die Kapillarkraft übersteigen. Je kleiner die Flüssigkeitsöffnung ist, desto größer ist die Kapillarkraft und desto größer müssen folglich die kombinierten Stoß- und Zugeinflüsse der verschiedenen anderen auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte sein, um die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsöffnung herauszudrücken bzw. -euziehen. Wenn die Flüssigkeitsöffnung sehr klein ist, dann kann die Kraft, die erforderlich ist, damit die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsöffnung herausfließt, größer sein als der Nettoeinfluß der kombinierten auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Schub- und Zugkräfte, die sich aus folgen-

809810/0852

den Teilen zusammensetzen: (a) der Kohäsionskraft, die die Flüssigkeit über die Filmbildungs-Oberflache zieht, (b) der Adhäsionskraft, die die Flüssigkeit auf die Filmbildungs-Oberfläche zieht, (c) der auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Gravitationskraft und (d) den Differenzen zwischen dem Flüssigkeitsdruck hinter der Flüssigkeit soff nung und dem Umgebungsdruck an der Mündung der Flüssigkeitsöffnung. Wenn die Stärke der die Flüssigkeit in der kleinen Flüssigkeitsöffnung zurückhaltenden Kapillarkraft größer ist als die Nettowirkung des kombinierten, aus der Adhäsionskraft, der Kohäsionskraft, der Schwerkraft und den Druckdifferenzen zusammengesetzten Schub-Zug-Effektes auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung, dann fließt die Flüssigkeit nicht aus der Flüssigkeitsöffnung heraus. Folglich ist es möglich, durch die Verwendung einer genügend kleinen Flüssigkeitsöffnung der Filmbildungs-Oberfläche Flüssigkeit mit einer einstellbaren, stabilen, sehr niedrigen Strömungsgeschwindigkeit unabhängig von der Zugstärke der Kohäsionskraft und/oder unabhängig von der Zugstärke der Adhäsionskraft und/ oder unabhängig vom Umgebungsdruck an der Mündung der Flüssigkeitsöffnung dadurch zuzuführen, daß man einfach die Geschwindigkeit steuert, mit der die Flüssigkeit der Flüssigkeitsöffnung mit einem Druck zugeführt wird, der ausreicht, um die Flüssigkeit durch diese öffnung hindurchzudrücken. Dies wäre nicht möglich, d.h. es wäre nicht möglich, die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche mit einer einstellbaren, stabilen, niedrigen Strömungsrate lediglich dadurch zuzuführen, daß man die Geschwindigkeit reguliert, mit der die Flüssigkeit der Flüssigkeitsöffnung zugeführt wird, wenn die Flüssigkeitsöffnung nicht in der hier definierten Weise hinreichend klein wäre. Dies hat seinen Grund darin, daß die zwischen der von der Filmbildungs-Oberfläche an der Gasöffnung entfernten bzw. weggerissenen Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit herrschende Kohäsionskraft, die in Verbindung mit der Ad-

809810/0852

häsionskraft und - bei nach unten geneigten Flüssigkeitsöffnungen - in Verbindung mit der Schwerkraft Flüssigkeit von der Flüssigkeitsöffnung über die Filmbildungs-Oberflache zur Gasöffnung zieht, dann, wenn die Flüssigkeitsöffnung nicht in der oben beschriebenen kritischen Weise klein wäre und ihr dennoch Flüssigkeit mit einer gesteuerten niedrigen Rate zugeführt würde, die Flüssigkeit aus dem Inneren der Flüssigkeitsöffnung herausziehen würde, d.h. in die Flüssigkeitsöffnung hinein einen Tunnel bilden würde. Wenn die Flüssigkeit der Flüssigkeitsöffnung mit einer gesteuerten niedrigen Geschwindigkeit bzw. Rate zugeführt würde, würde die Flüssigkeit von der Mündung der Flüssigkeit soffnung schneller abgezogen werden, als Flüssigkeit der Flüssigkeitsöffnung zugeführt wird, bis das Innere der Flüssigkeitsöffnung bzw. des Flüssigkeitskanals über eine bestimmte Länge entleert worden wäre und der Flüssigkeitsstrom aus der Flüssigkeitsöffnung heraus unterbrochen würde. Hierauf würde die in die Flüssigkeitsöffnung bzw. den Flüssigkeitskanal mit gesteuerter langsamer Geschwindigkeit strömende Flüssigkeit die Flüssigkeitsöffnung wieder füllen und schließlich dazu führen, daß Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsöffnung auf die Filmbildungs-Oberflache austritt. Wenn die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche mit dem Gasstrom von der Gasöffnung in Berührung käme, würde dann die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche in dem Gasstrom hineingezogen bzw. hineingesaugt werden und die Zug- bzw. Saugkraft zwischen der von der Filmbildungs-Oberfläche weggeführten Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit wieder entstehen lassen, wodurch dieser Kreislauf von neuem beginnen würde. Das Endergebnis wäre eine pulsierend betriebene pneumatische Nebel-Erzeugungsvorrichtung.

Die Tatsache, daß bei kritisch bzw. hinreichend kleinen Flüssigkeitsöffnungen bzw. Flüssigkeitskanälen die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche mit einer einstellbaren niederen Strömungsrate zugeführt werden kann, die stabil und kontinuier-

809810/0852

lieh ist,unabhängig von der räumlichen Ausrichtung der Flüssigkeitsöffnung oder von der Stärke der Adhesions- und Kohäsionskräfte, macht es möglich, die Strömungsrate so einzustellen, daß sie kleiner ist als die Rate bzw. Geschwindigkeit, mit der die Kohäsionskraft zwischen der an der Gasöffnung abgegebenen Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit in der Lage ist, Flüssigkeit von der Flüssigkeitsöffnung abzuziehen. Die Tatsache, daß die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche mit einer beständigen Rate zugeführt werden kann, die kleiner ist als die Rate, mit der die Kohäsionskraft zwischen der an der Gasöffnung abgegebenen Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit in der Lage ist, Flüssigkeit von der Flüssigkeitsöffnung abzuziehen, macht es möglich, die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche zu einem stabilen, gestreckten, äußerst dünnen Flüssigkeitsfilm zu strecken bzw. auszudehnen.

Es ist typisch für die Erfindung, daß die Flüssigkeitsöffnung genügend klein ist, so daß der Netto-Schub- und -Zugeffekt der verschiedenen auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Kräfte, die von der Kapillarkraft verschieden sind, so eingestellt werden kann, daß er geringer ist als die Kapillarkraft, d.h. er kann so eingestellt werden, daß der Flüssigkeitsstrom an der Mündung der Flüssigkeitsöffnung angehalten wird. Die kritischen Abmessungen der Flüssigkeitsöffnung für irgendeinen speziellen Anwendungsfall hängen vom Verhältnis zwischen der Größe der Flüssigkeitsöffnung und der Stärke der Kapillarkräfte, der Stärke des auf die in der Flüssigkeitsöffnung befindliche Flüssigkeit wirkenden Zugeffektes der Kohäsionskraft, die die Flüssigkeit über die Filmbildungs-Oberfläche zieht, der Stärke des auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Zugeffektes der Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungs-Oberfläche, der positiven oder negativen Stärke längs der Achse der Flüssigkeitsöffnung bzw. des Flüssigkeitskanals der auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Gravi-

809810/0852

tation und der positiven oder negativen Stärke des Unterschiedes zwischen dem Druck in der Flüssigkeit hinter der Flüssigkeitsöffnung und dem Umgebungsdruck an der Mündung der Flüssigkeit soff nung ab.

Eine zusätzliche Konsequenz davon, daß die Flüssigkeitsöffnung bzw. der Flüssigkeitskanal genügend klein ist, so daß der Netto-Zug-Schub-Effekt der verschiedenen auf die Flüssigkeit in der Flüssigkeitsöffnung einwirkenden Kräfte, die von der Kapillarkraft verschieden sind, so eingestellt werden kann, daß er kleiner ist als die Kapillarkraft,besteht darin, daß eine erfindungsgemäße pneumatische Nebel-Erzeugungsvorrichtung in jeder Richtung betrieben werden kann, beispielsweise geradewegs nach unten und daß sie auch unter Erschütterungen bzw. Vibrationen arbeitet. Da die Flüssigkeitsöffnungen bzw. Flüssigkeitskanäle einer erfindungsgemäßen, pneumatischen Nebel-Erzeugungsvorrichtung die oben definierte kritische Größe besitzen oder noch kleiner sind, fließt die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsöffnung nicht mit einer Geschwindigkeit aus, die größer ist als die gesteuerte Zufuhrgeschwindigkeit. Diese Tatsache verhindert in Verbindung mit der Tatsache, daß die Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungs-Oberflache bewirkt, daß die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche an der Filmbildungs-Oberf lache haftet, ein Abtropfen der Flüssigkeit von der pneumatischen Nebel-Erzeugungsvorrichtung unabhängig von deren Orientierung im Raum oder von Vibrationen, solange nur die Flüssigkeits-Zufuhrgeschwindigkeit nicht die Geschwindigkeit übersteigt, mit der die Flüssigkeit von der Filmbildungs-Oberfläche von der Gasströmung weggenommen bzw. fortgerissen wird.

Das dritte wesentliche Element ist eine Vorrichtung zum Einregulieren der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal bzw. die Flüssigkeitsöffnung auf eine Strömungsgeschwindigkeit, die kleiner ist als die Geschwindig-

809810/0852

keit, mit der die Kohäsionskraft zwischen der an der Gasöffnung abgegebenen Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit in der Lage ist, von der Flüssigkeitsoffnung Flüssigkeit abzuziehen. Die Dicke des Flüssigkeitsfilms an der Kante der Gasöffnung kann dadurch außerordentlich dünn gehalten werden, daß man die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsoffnung bzw. den Flüssigkeitskanal hindurchtritt, auf die niedrigstmögliche Geschwindigkeit einstellt, bei der noch eine kontinuierliche Atomisierung bzw. ein kontinuierliches Versprühen erzielt werden kann.

Die wesentlichen Komponenten des hier beschriebenen Verfahrens für das pneumatische Atomisieren bzw. Versprühen von Flüssigkeiten - d.h. die Verwendung einer sehr kleinen Flüssigkeitsoffnung mit der hier beschriebenen kritischen Größe oder kleiner, einer Filmbildungs-Oberfläche und einer Vorrichtung zum Zuführen einer gesteuerten Strömung von Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsoffnung - ist aus dem Stand der Technik nicht bekannt. Beispielsweise sind in der US-PS 3 584 793 die Flüssigkeit skanäle bzw. Flüssigkeitsoffnungen vergleichsweise groß. Wie sich klar aus der Tatsache, daß bei der dort beschriebenen Vorrichtung die Gasöffnung über der Oberfläche der Flüssigkeitszuführung angeordnet sein muß, ergibt, kann die Flüssigkeit nicht über eine Oberfläche hinwegströmen, die eine größere Höhe als die Gasöffnung aufweist und die Achse der Gasöffnung bzw. des Gaskanals kann nicht unter die Horizontale gerichtet bzw. geneigt werden. Diese bekannte Vorrichtung basiert auf dem Prinzip, daß die Gravitationskraft, bei bestimmten Ausführungsformen in Verbindung mit dem Unterschied zwischen dem Druck auf die Flüssigkeitszuführung und dem Druck an der Mündung der Flüssigkeitsoffnung, die Flüssigkeit daran hindert, nach oben zu strömen. Der dort beschriebene unter Druck bzw. Spannung stehende Flüssigkeit sfilm wird dadurch erzeugt, daß vorsichtig die auf die Flüssigkeit einwirkenden, nach oben anhebenden Effekte der Adhäsionskraft, der Kohäsionskraft, der Kapillarkraft und des

809810/0852

Druckunterschiedes, die auf die Flüssigkeit auf den in dieser Patentschrift beschriebenen Filmbildungs-Oberflächen einwirken, gegenüber der auf diese Flüssigkeit einwirkenden, nach unten gerichteten Gravitationskraft überabgeglichen bzw. überkompensiert werden.

Die Größe der Austrittsöffnungen einer erfindungsgemäßen Nebel-Erzeugungsvorrichtung kann in Abhängigkeit von der Dichte oder Viskosität der zu versprühenden bzw. zu verteilenden Flüssigkeiten und in Abhängigkeit von den erwünschten Endresultaten variiert werden. Im allgemeinen haben diese öffnungen einen Durchmesser bzw. eine Weite von 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger und vorzugsweise von 0,076 mm (0,003 inch) oder weniger. Solche Durchmesser oder Weiten beziehen sich auf den kleinsten Abstand zwischen einander gegenüberliegenden Punkten der Austrittsöffnung bzw. des Austrittskanals. Im Fall von größeren öffnungen bzw. Kanälen ist die Kapillaranziehung der Flüssigkeit in der öffnung bzw. in dem Kanal nicht ausreichend, um die Kohäsions-, Adhäsions- und Gravitationskräfte zu überwinden, die auf die Flüssigkeit einwirken und daher würde in einem solchen Fall die Flüssigkeit nicht in der öffnung bzw. im Kanal bleiben, wie dies gemäß der Erfindung erforderlich ist.

Die Dicke des Flüssigkeitsfadens oder Flüssigkeitsfilms kann dadurch auf der geringstmöglichen Dicke ohne Zerstörung der kontinuierlichen Beschaffenheit des Fadens oder Films gehalten werden, daß man die relativen Geschwindigkeiten der Zuführung und der Beseitigung bzw. Entfernung der Flüssigkeit zu bzw. von der Filmbildungs-Oberflache steuert. Ein so grosses Ausmaß von Steuerung der Flüssigkeitsfilm-Dicke ist nicht möglich, wenn die Flüssigkeitsöffnung bzw. der Flüssigkeitskanal nicht sehr klein ist, oder wenn die Länge der Filmbildungs-Oberf lache zwischen der Flüssigkeitsöffnung und der Gasöffnung zu klein oder zu groß ist. Ist die Länge der Filmbildungs-Oberf lache zu klein, dann hat die Flüssigkeit nicht ge-

809810/0852

nügend Oberfläche, um einen ausgestreckten bzw. ausgedehnten Faden oder Film der gewünschten geringen Dicke zu bilden, bevor sie die Gasöffnung berührt und daher wird in diesem Fall nicht der feinstmögliche Nebel erzeugt. Ist die Länge der FiImbildungs-Oberfläche zwischen der Flüssigkeitsöffnung und der Gasöffnung zu groß, so ist es schwierig, den dünnen Flüssigkeitsfilm als kontinuierlichen Film auf der Filmbildungs-Oberfläche aufrechtzuerhalten, ohne daß es zu einem Aufbrechen oder Zerreißen kommt. Nimmt man jedoch an, daß sich eine Filmbildungs-Oberfläche mit einer gewissen Länge zwischen der kleinen bzw. engen Flüssigkeitsöffnung und der Gasöffnung befindet, so ist es im allgemeinen möglich, die Geschwindigkeit der Flüssigkeitszufuhr und/oder die Geschwindigkeit der Gaszufuhr so einzustellen, daß eine Filmbildung der Flüssigkeit und die Erzeugung eines ultrafeinen Nebels ermöglicht wird.

Eine weitere wichtige Erkenntnis besteht darin, daß die Menge der in einem Gas verteilten Flüssigkeit, d.h. die Menge des erzeugten Nebels dadurch verändert und innerhalb enger Grenzen im wesentlichen unabhängig vom Druck oder Volumen des Gases dadurch gesteuert werden kann, daß man die Geschwindigkeit, mit der die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche für eine Bewegung in dem Gasstrom hinein zuführt, verändert.

Eine weitere wesentliche Erkenntnis besteht darin, daß ein dünner Flüssigkeitsfilm nicht von einer Filmbildungs-Oberfläche geeigneter Größe abtropft oder auf dieser Oberfläche Tropfen bildet, wenn sie eine Affinität oder Adhäsionsneigung für diese Flüssigkeit aufweist, d.h. wenn die Adhäsionskräfte stärker sind, als die auf einen solchen Film einwirkende Gravitationskraft, wodurch ein solcher Film und die ihn enthaltende Nebel-Erzeugungsvorrichtung in jeglicher Raumstellung verwendet werden können, ohne daß es zu einem Abtropfen der Flüssigkeit oder einer Störung der Gleichförmigkeit der Nebelerzeugung kommt.

809810/0852

Die Pig. 1 und 2 zeigen eine einheitliche Nebel-Erzeugungsanordnung, die ,geeignet ist,.mit Quellen für eine Flüssigveröunaen zu werden_t °

keit und ein Gas/um eine Atomisierung bzw. Zerstäubung der Flüssigkeit in Form eines ultrafeinen stabilen Nebels zu bewirken. Die Vorrichtung 10 umfaßt eine kreisförmige Basisplatte 11, die eine mit einer pneumatischen Leitung 13 verbindbare zentrale öffnung 12 und eine außermittige Öffnung 14 aufweist, die mit einem Flüssigkeits-Zuführrohr 15 verbunden ist. Die Basisplatte 11 ist in dichter Weise mit einer kreisförmigen Deckplatte 16 vermittels einer kompressiblen äußeren Ringdichtung 17 und einer kompressiblen inneren Ringscheibendichtung 18 verbunden, die in dichter Weise zwischen sich und der unteren Oberfläche der Deckplatte 16 die ringförmigen Nebel-Erzeugerscheiben 19 und 20 einschließt. Vier Schrauben 21 und Muttern 22 vereinigen die Platten 11 und 16 mit einem einstellbaren Druck aufgrund der Kompressibilität der Dichtungen 17 und 18. Die Platten 11 und 16 und die Dichtung 18 besitzen zentrale öffnungen 12, 23 bzw. 24, und die Nebelerzeugerscheiben besitzen zentrale öffnungen 25 und 26, die einen kleineren Durchmesser aufweisen, als die öffnungen 23 und 24, und die eine verengte, scharfkantige Gasöffnung bzw. Gasdurchgang bzw. Gaskanal bilden, durch die bzw. den das Gas von der pneumatischen Leitung 13 hindurchtreten muß. Das Loch 25 in der Deckscheibe 19 besitzt einen wesentlich größeren Durchmesser als das Loch 26 in der Scheibe 20, so daß die Flüssigkeit, die durch die vertieften Bereiche 28, die die engen Flüssigkeitsdurchgänge bzw. -kanäle bilden und am klarsten in der umgedrehten Ansicht zwischen den Scheiben erkennbar sind, in der Lage ist, aus der kleinen Flüssigkeitsöffnung bzw. dem kleinen Flüssigkeitskanal 30 auf die äußere Filmbildungs-Oberfläche 29 der unteren Scheibe 20 innerhalb des Loches 25 der Deckscheibe 19 auszutreten und sich als dünne Schicht auf der Oberfläche 29 im Zentrum der Scheibe 20 abzulegen (in gestrichelten Linien dargestellt), wenn sie zur kleineren Gasöffnung 26 hin gezogen wird. Alle fünf zen-

809810/0852

tralen Öffnungen sind bei der zusammengebauten Vorrichtung koaxial und bilden einen Gasströmungsdurchgang und der Gasstrom durch die am meisten eingeschränkte Öffnung 26, die die Gasöffnung bildet, bewirkt, daß das Gas einen Einschnürungsbereich (vena contracta) in einem Abstand jenseits der Öffnung 26 bildet, der ungefähr gleich dem eineinhalbfachen Durchmesser dieser Öffnung ist, und daß sich das Gas dann in dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Muster ausdehnt.

Wie dargestellt ergibt das dichte Einschließen der Dichtungen 17 und 18 zwischen den Platten 11 und 16 eine kreisförmige Kammer 27, zu der die der Vorrichtung durch das Zuführrohr 15 zugeführte Flüssigkeit Zutritt hat.

Die kreisförmigen Scheiben 19 und 20 mit ihren ausgerichteten zentralen Öffnungen 25 und 26 besitzen einander entsprechende bzw. aneinander angepaßte Oberflächen, die aneinander in dichtem Eingriff anliegen mit Ausnahme der flachen Leitungen zwischen ihnen, die die vertieften Flächen 28 bilden. Die obere Scheibe 19 besitzt an ihrer unteren Oberfläche enge, flache, vertiefte Flächen 28, die durch Abätzen oder Abschleifen einer Dicke von ungefähr 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger des Metalls dieser Oberfläche gebildet sind, um sehr kleine Flüssigkeitsöffnungen bzw. Flüssigkeitskanäle 28 zwischen den zusammengesetzten Scheiben 19 und 20 zu bilden, die sich radial von der Peripherie bzw. dem Umfang der Scheiben 19 und 20 aus erstrecken und mit der zentralen Öffnung der oberen Scheibe 20 in Verbindung stehen, und an diesem Punkt Flüssigkeitsöffnungen 30 bilden, die auf die zentrale Filmbildungs-Oberflächenfläche 29 der unteren Scheibe 20 hin austreten, die in den Fig. 1 und 2 in gestrichelten Linien dargestellt ist.

Im Betrieb wird ein unter Druck stehendes Gas durch die pneumatische Leitung 13 so zugeführt, daß es kraftvoll durch die Öffnungen 12, 24, 26, 25 und 23 strömt und in die Atmosphäre

809810/0852

austritt, wobei es einen Einschnürungsbereich und ein unbehindertes Strömungsmuster bildet, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist. Eine Flüssigkeit wird unter Druck durch das Zuführrohr 15 der kreisförmigen Kammer 27 zugeführt, wo sie in dichter Weise eingeschlossen ist, mit Ausnahme der Austrittsmöglichkeit durch die vertieften, sehr engen Flüssigkeitskanäle, die die Vertiefungen 28 zwischen den Scheiben 19 und 20 umfassen und die ihre Austrittsöffnungen 30 bei der zentralen Scheibenöffnung 25 besitzen. Der Druck der Flüssigkeit erzeugt eine kontinuierliche Zufuhr der Flüssigkeit 1 an den öffnungen 30, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. In der gezeigten Weise wird die Flüssigkeit 1 zu der aufnehmenden Filmbildungs-Oberfläche in dem Bereich zwischen den zentralen öffnungen 25 und 26 der Scheiben als sehr dünner Flüssigkeitsfilm f hingezogen, der eine Dicke von weniger als 0,25 mm (0,010 inch) besitzt.

Der dünne Flüssigkeitsfilm, f bedeckt die Oberfläche 29 und

zentralen

erstreckt sich bis zur/Gasöffnung 26, wo er der Gebläsewirkung des aus der pneumatischen Leitung 13 stammenden Gasstroms ausgesetzt ist. Der dünne Flüssigkeitsfilm f wird augenblicklich in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen ρ übergeführt, die einen mittleren geometrischen Durchmesser von ungefähr 3 Mikron oder weniger besitzen und durch die öffnung 25 von dem Treibgas in Form eines stabilen Nebels getragen werden, wie dies in Fig. 3 dargestellt ist. In der in den Fig. 2 und 3 wiedergegebenen Ausführungsform tritt der dünne Flüssigkeitsfilm in den Gasstrom ein, während sich der Gasstrom seinem Einschnürungsbereich nähert, und die Flüssigkeit wird in die ultrafeine Dispersion übergeführt. Hierauf dehnt sich das Gas in dem dargestellten Strömungsmuster aus und fließt unbehindert in die Atmosphäre, was auf der abgeschrägten Struktur der öffnung 23 der Deckplatte 16 beruht. Wäre die öffnung 23 nicht abgeschrägt, so könnte der Gasstrom je nach Gasdruck und Dicke der Platte 16 auf die innere Oberfläche der öffnung

809810/0852

auftreffen. Dies würde zur Folge haben, daß die verteilten Flüssigkeitsteilchen diese Oberfläche benetzten und in die öffnung 25 zurückströmen würden, und würde darüber hinaus zur Folge haben, daß in der öffnung 23 über der Scheibe 19 ein Vakuum bzw. ein Unterdruck erzeugt würde.

Die Scheiben 19 und 20 der Fig. 1 und 2 sind vorzugsweise aus Edelstahl hergestellt und besitzen eine Dicke von wenigstens ungefähr 0,25 mm (0,01 inch), um zu verhindern, daß sich die Scheiben in den vertieften Flächenbereichen 28 verbiegen. Wegen der tragenden Berührung zwischen den Scheiben behalten die sehr engen und flachen Flüssigkeitskanäle 28 ihre kleine Größe unabhängig von Änderungen im Flüssigkeitsdruck.

Es zeigt sich, daß die verbesserte Wirkungsweise des erfindungsgemäßen Nebelerzeugers auf einer Reihe von wichtigen, miteinander zusammenwirkenden Eigenschaften beruht. Erstens bewirkt die konstante Flüssigkeitszufuhr durch die sehr engen und flachen Flüssigkeitskanäle 28 zwischen den einander berührenden Nebelerzeugerscheiben 19 und 20, daß die Flüssigkeit von den öffnungen J>0 in den Bereich der zentralen Scheibenöffnung 25 mit einer konstanten Rate bzw. Geschwindigkeit austritt, wobei sie von diesem Bereich über die Oberfläche 29 als sehr dünner Faden oder Film f abgezogen wird, der eine Dicke von 0,025 nm (0,001 inch) oder weniger besitzt; in diesem Zustand wird die Flüssigkeit an der Gasöffnung 26 in eine Vielzahl von extrem feinen Flüssigkeitsteilchen übergeführt .

Ein zweites, zur Wirkungsweise beitragendes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht in der Schaffung eines kontinuierlichen Gasstroms unter einem Winkel (vorzugsweise unter einem rechten Winkel) zur Ströraungsrichtung des Flüssigkeitsfilms f auf der Oberfläche 29» wobei dieser Gasstrom durch die zentrale Scheibenöffnung 26 hindurchtritt

809810/0852

und den Flüssigkeitsfaden oder Flüssigkeitsfilm f von der Oberfläche 29 als außerordentlich dünnen Flüssigkeitsfaden oder Flüssigkeitsfilm an den Kanten der zentralen Gasöffnung 26 abzieht und die Flüssigkeit in der Form winziger Teilchen ρ verteilt. Da der Flüssigkeitsfilm f in der Nähe der Gasöffnung 26 außerordentlich dünn ist, wird er zertrümmert, wenn er von dem Gasstrom angesaugt und getroffen wird, und bildet eine Vielzahl von mikroskopischen Flüssigkeitsteilchen p, die einen mittleren geometrischen Durchmesser von weniger als ungefähr 3 Mikron besitzen und vom Gasstrom mitgenommen werden.

Ein drittes, zur Wirkung beitragendes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform die durch die eine scharfkantige Gasöffnung bildende öffnung 26 in der Scheibe 20 erzeugte abrupte Einschnürung des Gasstroms. Das Gasströmungsmuster zieht sich beim Strömen aus dem relativ weiten Bereich unter der Scheibe 20 durch den relativ engen Bereich des Loches 26 in der Scheibe 20 zusammen. Das Gasströmungsmuster fährt über einen gewissen Abstand jenseits der Scheibe 20 hinweg fort, sich zusammenzuziehen. Der Punkt der größten Kontraktion ist als Einschnürungsbereich (vena contracta) des Gasströmungsmusters bekannt und in den Fig. 2 und 3 als der engste Bereich des dargestellten Gasströmungsmusters wiedergegeben. Der Gasstrom erreicht in diesem Punkt der größten Kontraktion seine höchste Geschwindigkeit und nach diesem Punkt divergiert das Gasströmungsmuster. Da der Gasstrom alles mit sich fortträgt, was er berührt, während er die Gasöffnung 26 in der Scheibe 20 verläßt, wird ein geringfügiger Unterdruck im Bereich der öffnung 26 erzeugt, der die Kohäsionskraft zwischen der abgehenden Flüssigkeit und der Flüssigkeit auf der Oberfläche 29 dabei unterstützt, den Flüssigkeitsfilm f zur öffnung 26 hin und in den Gasstrom hineinzuziehen. Die Geschwindigkeit, mit der der Flüssigkeitsfilm über die Oberfläche 29 in den Gasstrom hinein-

809810/0852

gezogen wird, hängt teilweise von den Eigenschaften der Flüssigkeit, teilweise von dem Druck, unter dem das Gas durch die Gasöffnung 26 gepreßt wird, und teilweise von der Geschwindigkeit ab, mit der die Flüssigkeit der Flüssigkeitskammer 27 und durch die Flüssigkeitsöffnungen bzw. Kanäle 28 zugeführt wird. Der feinstmögliche Nebel wird dadurch erzeugt, daß die Geschwindigkeit der Wegnahme und die Geschwindigkeit der Zufuhr der Flüssigkeit von bzw. zur Filmbildungs-Oberflache 29 in dem Gleichgewicht gehalten wird, das einen äußerst dünnen, kontinuierlichen Flüssigkeitsfaden oder -film auf der Oberfläche 29 in der Nähe der Gasöffnung 26 zur Folge hat. Dies wird dadurch erzielt, daß man die Flüssigkeit durch die Leitung 15 mit einer niedrigen und gleichförmigen Geschwindigkeit und unter einem Druck zuführt, der gering ist, jedoch ausreicht, um einen langsamen stetigen Flüssigkeitsstrom aus den öffnungen 30 bei der öffnung 25 auf die Filmbildungs-Oberfläche 29 zu erzwingen, wo die Flüssigkeit über die Oberfläche 29 als äußerst dünner Faden oder Film von den Kohäsionskräften zwischen der von der Oberfläche 29 an der Gasöffnung 26 ent>ferntenund der auf der Oberfläche 29 verbleibenden Flüssigkeit und von der vom Gasstrom erzeugten Saugwirkung gezogen wird.

Ein viertes, zur Wirkungsweise beitragendes Merkmal der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der unbehinderte Durchgang des die Flüssigkeitsteilchen tragenden Gasstroms in die Atmosphäre oder in eine größere Kammer, der er zugeführt wird. Dies wird dadurch bewerkstelligt, daß man aus dem Weg des Gasstroms alle Teile der Vorrichtung fernhält, die von dem divergierenden Gasströmungsmuster berührt werden könnten. Daher muß, wenn die Vorrichtung eine Deckplatte oder ein anderes Element jenseits der zentralen Scheiben besitzt, die normalerweise von dem sich ausdehnenden Gas berührt werden könnten, die zentrale öffnung einer solchen Deckplatte oder eines solchen anderen Elementes

809810/0852

genügend groß sein, oder die Platte muß genügend dünn sein, oder die öffnung muß nach außen abgeschrägt sein, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, um zu verhindern, daß der Gasstrom auf die Oberfläche der Platte oder des anderen Elementes auftrifft, bevor er in die Atmosphäre austritt. Wenn das sich ausdehnende Gasströmungsmuster auf die Oberfläche der Platte oder irgendeine andere feste Oberfläche in der Nähe der Scheibenöffnungen auftrifft bzw. eine solche Oberfläche streift, dann ballen sich die verteilten Flüssigkeitsteilchen auf dieser Oberfläche zusammen und wachsen in ihrer Größe, bis die Oberfläche von der Flüssigkeit benetzt wird und sich auf ihr Tröpfchen bilden. Viele dieser Tröpfchen werden von der Oberfläche, auf der sie sich bilden, von dem strömenden Gas fortgeblasen, wodurch die fein verteilten in dem strömenden Gas enthaltenen Flüssigkeitsteilchen mit relativ großen Tröpfchen "verschmutzt" werden. Zusätzlich kann es geschehen, daß, wenn das sich expandierende Gasströmungsmuster die zentrale öffnung der Deckplatte trifft, einige der Teilchen an den Seiten der zentralen öffnung auf die Scheibe 19 hinunterlaufen und eventuell in die zentrale öffnung 25 eintreten. Dies wäre eine zweite Quelle für große Flüssigkeitsteilchen im Gasstrom, da die Flüssigkeit, die in den Bereich der zentralen Scheibenöffnung 25 eintreten würde, die dünnen Flüssigkeitsfäden oder -filme, die in der öffnung 25 fließen, verstärken und somit dicker machen würde, was vergrößerte Tröpfchen zur Folge hätte.

In manchen Fällen, in denen die zu behandelnde Atmosphäre selbst in einem begrenzten Behälter bzw. Gefäß enthalten ist, wie z.B. im Fall von Kraftfahrzeugvergasern, Gesichtsmasken usw. muß bezüglich der oben erläuterten Vorteile, die sich aus einem unbehinderten Durchgang des die Flüssigkeit enthaltenden Gasstroms oder Nebels ergeben, in gewissem Ausmaß ein Kompromiß getroffen werden, doch hat in allen Fällen die Flüssigkeit die Form eines sehr dünnen Fadens oder Films mit einer Dicke von weniger als 0,025 mm (0,001 inch), wenn der

809810/0852

Gasstrom die Flüssigkeit berührt. Das Gas strömt dann in einen größeren Bereich, so daß es sich zumindest über eine gewisse Wegstrecke ausdehnen kann, wodurch es zumindest einem wesentlichen Prozentsatz der feinen Flüssigkeitsteilchen ermöglicht wird, weit verteilt zu werden.

Wie oben erläutert, bewirkt das Hindurchtreten des Gasstroms von einem großen bzw. weiten Raum zu einem begrenzten engen Raum beim Hindurchgehen von dem Raum unter der Scheibe 20 zur zentralen öffnung 26 der Nebelerzeugungsscheibe 20 die Ausbildung eines Einschnürungsbereiches und hierauf eine erhebliche Ausweitung bzw. Verteilung des Gasstroms, mit einer entsprechenden Verringerung des Gasdrucks. Der dünne Flüssigkeitsfaden oder -film wird in der Nähe des Einschnürungsbereiches in den Gasstrom hineingezogen. Dies bewirkt, daß der bereits dünne Flüssigkeitsfaden oder -film durch das sich schnell bewegende Gas im Einschnürungsbereich auseinandergezogen bzw. auseinandergerissen wird, was zur Bildung von außerordentlich feinen Flüssigkeitsteilchen führt, wobei keine Flüssigkeitsteilchen auftreten, die einen Durchmesser größer als 20 Mikron besitzen und wahrscheinlich sogar keine Flüssigkeitsteilchen mit einem Durchmesser der größer als ungefähr 10 Mikron ist. Die Flüssigkeitsteilchen werden durch die Expansion des Gasstroms hinter dem Einschnürungsbereich augenblicklich verteilt. Die emittierte Flüssigkeitsdispersion hat die Beschaffenheit eines feinen, stabilen Nebels.

Es ist eine wesentliche Forderung der Erfindung, daß der Gasstrom kontinuierlich ist und eine genügende Geschwindigkeit aufweist, so daß der Flüssigkeitsfilm f von der Kante der Oberfläche 29 fortgeblasen wird, was zur Folge hat, daß die Flüssigkeit über die Oberfläche 29 von den öffnungen 30 abgezogen wird. Vorzugsweise stehen die Gas- und die Flüssigkeit szuführung unter Druck, doch ist dies in den Fällen nicht

809810/0852

erforderlich, in denen ein Unterdruck in dem zu behandelnden Gefäß oder der zu behandelnden Atmosphäre herrscht, wie es z.B. bei einer Kraftfahrzeug-Verteilerleitung der Fall ist. Der Verteilerleitungs-Unterdruck erzeugt eine Saugwirkung im Bereich der Gasöffnung und der Plussigkeitsoffnung, die zur Folge hat, daß das Gas, d.h. die Luft, durch seine öffnung gesaugt wird und daß die Flüssigkeit, d.h. das Benzin, durch ihre öffnung gesaugt und in dem Luftstrom für eine Verdampfung und vollständige Verbrennung verteilt wird.

Die Fig. 4- zeigt ein einheitliches bzw. einstückig ausgebildetes Mischelement, das eine Deckplatte 31 und eine Bodenplatte 32 umfaßt, die anstelle der unteren Scheibe 20 und der oberen Scheibe 19 der Anordnung aus Fig. 1 verwendet werden können, um hervorragende Ergebnisse zu erzielen. Im Gebrauch werden die Platten 31 und 32 so übereinander gefaltet, daß sie in einen innigen Oberflächenkontakt kommen, wobei die Löcher 33 und 34 fest ausgerichtet sind; die ausgesetzte Oberfläche in der Nähe des Lochs 3^» die die FiImbildungs-Oberflache 36 umfaßt, ist in gestrichelten Linien dargestellt.

Es sei darauf hingewiesen, daß die untere Scheibe 20 bzw. Platte 32 weggelassen werden kam , wenn die Dichtung 18 über der Scheibe 19 bzw. der Platte 31 angeordnet wird und die Scheibe 19 oder die Platte 31 können allein in Verbindung mit der oberen Oberfläche der Bodenplatte 11 der Nebelerzeugungs-Vorrichtung aus den Fig. 1 und 2 verwendet werden, vorausgesetzt, daß die zentrale öffnung 12 der Platte 11 einen kleineren Durchmesser besitzt, als die zentrale öffnung dieser Scheiben, wie z.B. die öffnung 25 der Scheibe 19 und die öffnung 33 der Platte 31, wodurch die ausgesetzte Oberfläche der Platte 11 in der Fähe der zentralen öffnung 12 die Filmbildungs-Oberflache bildet.

809810/0852

273906A

Die Platte 31 des Mischelementes aus Fig. 4 besitzt enge, flache vertiefte Bereiche bzw. Flächen 35» die die Flüssigkeitskanäle umfassen bzw. bilden und die durch Schleifen oder Ätzen der unteren Oberfläche der Platte in den dargestellten Bereichen erzeugt werden können. Die Tiefe dieser vertieften Bereiche 35 ist gerade ausreichend, um das Fluid zwischen die übereinander gefalteten Platten für eine Freigabe auf den in gestrichelten Linien dargestellten FiImbildungs-Oberflächenbereich 36 der Platte 32 eintreten zu lassen. Die Einstellbarkeit der Dichtigkeit bzw. Engheit der Platten 11 und 16 und der diskontinuierliche enge Oberflächenkontakt zwischen den Hauptteilen der Oberflächenbereiche der Platten 31 und 32 ermöglichen es, daß das Element

komprimiert wird, während die einander berührenden Oberflader Platten
chen/31 und 32 einander tragen bzw. stützen, wie dies in Fig. 2 bezüglich der Scheiben 19 und 20 dargestellt ist, so daß die Tiefe der Öffnung in den vertieften Flächen 35 stabil bzw. konstant bleibt, d.h. einer Änderung widersteht, wenn sich die an die Flüssigkeit oder an das Gas angelegten Drücke ändern.

Die Eingrenzung der Flüssigkeit in einem sehr kleinen bzw. engen Kanal 28 oder 35, das Erzwingen eines langsamen stetigen Flüssigkeitsstroms durch den Kanal und das Abziehen der Flüssigkeit 1 in der Form eines ultradünnenFilms f von denFlüssigkeitsöffnungen über die Oberfläche 29 bzw. 36 und in Berührung mit dem Gasstrom ist für die ultrafeine Größe der Flüssigkeitsteilchen ρ verantwortlich, die sich ergeben, wenn die Flüssigkeit in den dünnstmöglichen Faden bzw. Film übergeführt und hierauf in kleine Teilchen aufgebrochen wird. Keinerlei Flüssigkeitsbestandteile werden in Teilchen mit größerer Größe aufgebrochen, wie dies auftreten kann, wenn die Flüssigkeit in größeren Mengen oder mit größerer Dicke zugeführt wird oder wenn der Gasstrom unterbrochen wird bzw. nicht ausreichend ist. Die Eingrenzung bzw.

809810/0852

273906A

Begrenzung der Flüssigkeit und ihre Affinität zur Filmbildungs-Oberflache ermöglichen es auch, erfindungsgemäße Nebelerzeugungs-Vorrichtungen in jeglicher Lage im Raum, einschließlich der Lage mit nach unten gekehrter Oberseite zu verwenden, ohne daß es zu einem Verschütten oder Abtropfen der Flüssigkeit oder zu irgendeiner Unterbrechung der Sprühaktivität kommt. Somit sind solche Nebelerzeugungs-Vorrichtungen besonders geeignet für einen Betrieb, bei dem sie von Hand gehalten werden, so z.B. beim Versprühen von Farbe, flüssigen Schädlingsbekämpfungsmitteln und Düngemitteln oder anderen Stoffen, wobei es erforder lieh ist, daß die Sprührichtung völlig willkürlich gewählt baw. verändert werden kann.

Es sei darauf hingewiesen, daß unabhängig von der Sprührichtung bei einer bevorzugten Ausführungsform die Richtung des Gasstroms im wesentlichen senkrecht zur Richtung der Flüssigkeit gewählt ist mit der diese aus der dünnen bzw. engen öffnung austritt. Dies bewirkt bei den Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bei denen eine eingeengte, scharfkantige Gasöffnung zur Bildung eines Einschnürungsbereiches verwendet wird, daß sich der Einschnürungsbereich des Gases in einer zur Richtung des Flüssigkeitsstroms senkrechten Richtung ausbildet und ergibt bei den erfindungsgemäßen Vorrichtungen den feinstmöglichen Nebel.

Die Nebelerzeugungs-Vorrichtungen der Fig. 1 und 2 können so wie sie dargestellt sind oder bei Verwendung der anderen beschriebenen Mischelemente anstelle der Scheiben 19 und 20 so eingestellt werden, daß sie über einen weiten Viskositätsbereich der zu verteilenden fließfähigen Flüssigkeit hinweg den vollkommensten ultrafeinen Nebel liefern.

Fig. 5 zeigt eine Nebelerzeugungs-Vorrichtung 40, die vorzugsweise als Brennerelement, beispielsweise als ölbrenner oder dergl. verwendet wird. Die Nebelerzeugungs-Vorrichtung 40 besitzt eine Basiseinheit, die in ihrem Aufbau und ihrer Wir-

809810/0852

kungsweise ähnlich der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einheit ist. Somit umfaßt die Basiseinheit eine kreisförmige Deckplatte 41, eine kreisförmige Basisplatte 42, eine kompressible innere Ringscheibendichtung 43, eine kompressible äußere Ringdichtung 44 und ein Mischelement, das dünne, einander berührende Nebelerzeugungsscheiben 45 und 46 umfaßt, die zwischen der inneren Dichtung 43 und der unteren Oberfläche der Deckplatte 41 in der Weise eingeschlossen sind, daß eine relative Bewegung oder ein relatives Gleiten zwischen diesen Scheiben verhindert ist. Die Scheiben 45 und 46 besitzen zentrale Öffnungen oder Löcher, die ausgerichtet sind, wobei das zentrale Loch in der unteren Scheibe 46 einen kleineren Durchmesser aufweist als das zentrale Loch in der oberen Scheibe 45 und eine verkleinerte bzw. eingeschränkte, scharfkantige zentrale Gasöffnung 47 bildet.

Die Platten der Basiseinheit werden mit Hilfe von vier Schrauben 48 und Muttern 49 zusammengehalten, die mit einem einstellbaren Druck hinreichend stark angezogen sind, um die Dichtungen 43 und 44 zusammenzudrücken und die Nebelerzeugungs-Scheiben 45 und 46 in einen innigen, diskontinuierlichen Oberflächenkontakt zu drücken. Die untere Oberfläche der oberen Scheibe kann eine Reihe von beabstandeten, engen, flachen, radialen, glatten Vertiefungen wie z.B. Rillen oder Einritzungen aufweisen, die sich von der äußeren Kante zur zentralen Öffnung hin erstrecken und eine Tiefe bis zu ungefähr 0,25 mm (0,01 inch) und vorzugsweise eine Tiefe von ungefähr 0,025 mm (0,001 inch) oder weniger besitzen. Alternativ hierzu können die Scheiben 45 und 46 die in den Fig. 4 oder 9 bis 13 dargestellte Form besitzen. In allen Fällen sind die Vertiefungen, wie z.B. die Rillen, die Einritzungen, die Einsenkungen, die geätzten Bereiche, die nichtbeschichteten Bereiche usw. vorzugsweise voneinander mittels einander berührender Flächen der Scheiben oder Platten getrennt, so daß die einander berührenden Plattenoberflächen durch den Gasdruck nicht enger zusammengepreßt oder zusammengebogen werden können und daß somit eine Vielzahl von klei-

809810/0852

273906A

nen Flüssigkeitskanälen oder Durchgängen zwischen den Scheiben oder Platten erzeugt wird. Selbst wenn eine der Flüssigkeitsöffnungen bzw. der Flüssigkeitskanäle verschmutzt und verstopft wird, liefern immer noch die anderen Flüssigkeitsöffnungen Durchgangskanäle für die Flüssigkeit zur Gasöffnung.

Die zusammengebaute untere Einheit bildet auch eine abgedichtete umfangsmäßige Flüssigkeitskammer 50, die von dem Raum zwischen der inneren Oberfläche der Ringdichtung 44, den äußeren Kanten der Scheiben 45 und 46 und der inneren Dichtung 43 und den inneren Oberflächen der Pleiten 41 und 42 begrenzt wird. Die Platte 42 besitzt ein Loch 52, das mit der Kammer 50 und mit einem Flüssigkeit s-Zuführungsrohr 51 in Verbindung steht, das dazu geeignet ist, die zu vernebelnde Flüssigkeit wie z.B. Brennstoff öl der Kammer 50 unter irgendeinem gewünschten Druck zuzuführen.

Die Basisplatte 42 besitzt auch ein zentrales Loch 53 und weist eine an ihr befestigte Luft-Zuführleitung 54 auf, die dazu geeignet ist, Luft mit irgendeinem gewünschten Druck durch das Loch 53» durch den Scheibenkanal 47 und durch das zentrale Loch 55 in der oberen Scheibe 41 zuzuführen, wobei letzteres in der dargestellten Weise abgeschrägt ist.

Wie bei der Nebelerzeugungsvorrichtung der Fig. 1 und 2 bewirkt die Zuführung von Luft unter Druck durch die Leitung 5^ und die regulierte Zuführung von Flüssigkeit durch das Rohr 51» daß die Luft durch den eingeengten Gaskanal 47 hindurchtritt, während die Flüssigkeit über die aufnehmende zentrale Filmbildungs-Oberfläche 56 der unteren Scheibe 46 als dünner Film von den Auslässen der Rillen zwischen den Scheiben 45 und 46 und in den Gasstrom hineingezogen wird. Die Flüssigkeit wird beim Eintreten in den Gasstrom im Bereich des Einschnürungsbereiches des Gases im Loch 55 der Deckplatte 41 in eine Vielzahl von feinen Teilchen verteilt.

809810/0852

Gemäß der Ausführungsform der Fig. 5 und 6 besitzt die Basiseinheit eine darüberliegende Prallplatte 57» wie z.B. eine reflektierende metallische Platte, die eine zentrale öffnung bzw. ein zentrales Loch 58 in Ausrichtung mit dem zentralen Loch 55 der Platte 41 aufweist und von der Platte 41 mit Hilfe von Ringscheiben 59 beabstandet ist, um einen Luft-Durchgangsraum 60 zwischen sich und der Platte 41 zu schaffen, der mit der Atmosphäre in Verbindung steht. Die Platte 57 besitzt äußere Löcher, die mit den Schrauben 48 in der in Fig. 6 gezeigten Weise in Verbindung stehen, und es werden Muttern 49 verwendet, um die Platte 57 an ihrem Platz zu befestigen.

Ein Verbrennungskegel oder Kamin 61 ist über der Prallplatte 57 in Ausrichtung mit dem Loch 55 der Platte 41 angebracht, wobei die Platte 57 als Boden der Verbrennungskammer dient. Schließlich kann gewünschtenfalls ein äußeres Kaminelement 62 angebracht werden, das so angeordnet ist, daß es sich von der Oberfläche der Prallplatte 57 in der dargestellten Weise bis zu einer Höhe erstreckt, die größer als die des Kegels 61 ist.

Der Flüssigkeitsteilchen-Luft-Strom tritt aus dem zentralen Gaskanal 47 durch die eingeengte, scharfkantige Gasöffnung aus, die die zentrale öffnung der unteren Scheibe 46 umfaßt, und bildet einen Einschnürungsbereich (vena contracta), der sich oberhalb der Scheibe 46 erstreckt. Der Druck in dem Einschnürungsbereich ist wesentlich kleiner als der atmosphärische Druck, wodurch ein teilweiser Unterdruck im Bereich des Loches 55 erzeugt wird. Die Luft über der Platte 41 in der Nachbarschaft des Loches 55 wird in den Flüssigkeitsteilchen-Luft-Strom im Bereich seines Einschnürungsbereiches hineingesaugt und wird zu einem Teil dieses Stromes. Der Abstand der Prallplatte 57 und der Deckplatte 41 ermöglicht es, daß äußere atmosphärische Luft durch den Luftdurchgang 60 zwischen diesen

809810/0852

Elementen angesaugt wird und in den Flüssigkeitsteilchen-Luft-Strom eintritt, wenn dieser aus dem zentralen Loch 55 in der Platte 41 austritt. Die Prallplatte 57 und der Luftdurchgang 60 ermöglichen es, daß äußere atmosphärische Luft den von dem Flüssigkeitsteilchen-Luft-Strom erzeugten teilweisen Unterdruck auffüllt und somit verhindert, daß Flüssigkeitsteilchen und Gas, die sich über der Prallplatte 57 befinden, in den Raum unterhalb der Prallplatte 57 hineingesaugt bzw. hineingezogen werden. Daher brennt die versprühte bzw. vernebelte Flüssigkeit, wie z.B. Brennstofföl, gleichmäßig und kontinuierlich vollständig oberhalb der Prallplatte 57 > wenn sie innerhalb des Verbrennungskegels 61 angezündet wird. Die Tatsache, daß die Prallplatte 57 die Deckplatte 41 gegen die Flamme abschirmt, und die Tatsache, daß kühle atmosphärische Luft durch den Luftdurchgang 60 gesaugt wird, verhindert, daß die Deckplatte 41 und die Scheiben 45 und 46 heiß werden.

Wird die versprühte Flüssigkeit, wie z.B. öl angezündet, so brennt ein Teil von ihr oberhalb des Verbrennungskegels 61 und ein anderer Teil innerhalb des Verbrennungskegels 61, was zur Folge hat, daß der Verbrennungskegel 61 sehr heiß wird. Die vom Verbrennungskegel 61 nach innen abgestrahlte Hitze bewirkt, daß die feinen Teilchen des flüssigen Heizöls, die aus dem zentralen Gasdurchgang 47 austreten, praktisch augenblicklich verdampfen. Der verdampfte Brennstoff vermischt sich im Verbrennungskegel vollständig mit der Luft, die durch den zentralen Gasdurchgang 47 hindurchgeströmt ist, und mit der Luft, die durch den Luftdurchgang 60 in den Flüssigkeitsteilchen-Luft-Strom hineingezogen wurde. Der verdampfte Brennstoff brennt mit einer gleichförmigen, durchsichtigen, nichtleuchtenden, blauen Flamme.

Wird, wie in Fig. 5 dargestellt, eine wärmefeste Umhüllung, wie z.B. ein Metallkamin 62 über dem Verbrennungskegel 61 angebracht, so wird ein großer Teil der Hitze der Flamme auf den Kamin 62 abgestrahlt, was zur Folge hat, daß dieser

809810/0852

rotglühend heiß wird. Es ist nötig, Lufteinlaßöffnungen 63 für atmosphärische Luft wie z.B. eine Reihe von umfangsmäßig angeordneten Löchern in der Nähe der Basis des Kamins 62 vorzusehen, damit zusätzliche Luft in den Kamin 62 hineingezogen werden und eine gleichmäßige, kontinuierliche, blaue Flamme in und über dem Verbrennungskegel 61 aufrechterhalten werden kann. Die Lufteinlaßöffnungen 63 können in ihrer Größe einstellbar sein, um die Einstellung der in den Kamin 62 eingelassenen Luftmenge zu ermöglichen.

Mit Hilfe eines Arbeitsmodells des in Fig. 5 dargestellten Nebelerzeugers wurde Haushalts-Heizöl (Heizöl Nr. 2) mit einer Rate von ungefähr 0,47 l/h (1 pint pro Stunde) verbrannt und die Verbrennungsgase mit Hilfe eines ORSAT analysiert. Das Auspuff- bzw. Verbrennungsgas enthielt 0,75 % O₂, O % CO und 14,5 % CO₂ bei einer BACHARACH-Rauch Nr. 0, was eine nahezu vollkommene Verbrennung anzeigte.

Da ein großer Teil der für eine vollständige Verbrennung benötigten Luft aus der Atmosphäre durch den Luftdurchgang 60 in den aus dem zentralen Gasdurchgang 47 austretenden Flüssigkeitsteilchen-Gasstrom hineingezogen wird, wird nur eine relativ kleine Menge von unter niederem Druck stehender Luft benötigt, um die Luftleitung 54- mit einer Luftmenge zu versorgen, die für einen Betrieb des in Fig. 5 dargestellten Nebelerzeugers als wirksamer Brennstoffbrenner ausreicht.

Der Aufbau des Nebelerzeugers bzw. der Brenneranordnung der Fig. 5 und 6 macht es möglich, die Vorrichtung als einen relativ kleinen, automatischen, d.h. elektronisch gesteuerten ölbrenner zu verwenden, der in der Lage ist, Heizöl in äußerst wirksamer Weise mit einer Rate von nur ungefähr 0,5 1 ( 1 pint) pro Stunde zu verbrennen. Das steht im Gegensatz zu den zur Zeit verfügbaren automatischen ölbrennern, die ein Minimum von ungefähr 3 1 (6 pint) Heizöl pro Stunde verbrennen.

809810/0852

Ein wichtiger Vorteil der Brennervorrichtung der Fig. $ und 6 besteht darin, daß es möglich ist, das Verhältnis der Menge des flüssigen Brennstoffs zur Menge der Luft (einschließlich der von der Atmosphäre angesaugten Luft) in dem in die Verbrennungskammer über der Prallplatte 57 einströmenden Flüssigbrennstoff -Tröpfchen-Luftstrom zu steuern, wodurch es möglich wird, dieses Verhältnis so einzustellen, daß eine vollständige Verbrennung eintritt. Haushalts-Heizöl (Heizöl Nr. 2) erfordert, daß der Flamme für eine vollständige Verbrennung von beispielsweise 4 1 ( 1 gallon) Heizöl etwa 50 kg (10? lbs.) Luft, d.h. ungefähr 39 nr (1400 ft*) bei Atmosphärendruck zugeführt werden. Die Verbrennung ist unvollständig, wenn der Flamme nicht genügend Luft zugeführt wird. Wird der Flamme überschüssige Luft zugeführt, dann verringert sich die Flammentemperatur, da der Flamme Wärme entzogen wird, um die überschüssige Luft aufzuheizen. Die Rate bzw. die Geschwindigkeit, mit der atmosphärische Luft durch den Luftdurchgang 60 in dem Brennstofftröpfchen-Luftstrom hineingezogen wird, steht in direktein Zusammenhang mit der Geadiwindigkeit, mit der der Flüssigbrennstofftropfchen-Luftstrom aus dem zentralen Gasdurchgang 47 herausströmt. Aus diesem Grund wird durch das Regulieren der Geschwindigkeit, mit der der flüssige Brennstoff durch die Leitung 51 in die Brennervorrichtung eintritt, und durch das Regulieren der Geschwindigkeit, mit der die Luft in die Brennervorrichtung durch die Leitung 5^ eintritt, sowohl die Geschwindigkeit geregelt, mit der der Flüssigbrennstoffteilchen-Luftstrom (einschließlich der aus der Atmosphäre angesaugtenLuft) in die Verbrennungskammer über der Prallplatte 57 eintritt, als auch das Verhältnis der Flüssigbrennstoff-Menge zur Luftmenge (einschließlich der von der Atmosphäre angesaugten Luft) in dem in die Brennstoffkammer eintretenden Flüssigbrennstoffteilchen-Luftstrom.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Brennervorrichtung der Fig. 5 und 6 ergibt sich aus der Tatsache, daß nur eine relativ kleine Luftpumpe erforderlich ist, um der Brennervorrichtung für den Betrieb des Nebelerzeugers genügend Druckluft zuzuführen und um zu bewirken, daß genügend zusätzliche Luft an-

809810/0852

gesaugt und mit dem Flüssigbrennstoffteilchen-Luftstrom für eine vollständige Verbrennung vermischt wird. Das hat seinen Grund darin, daß eine Niederdruckzone bzw. ein partieller Unterdruck in dem Flüssigbrennstoffteilchen-Luftstrom erzeugt wird, wenn dieser aus dem Nebelerzeuger-Mündungsraum austritt, was seinerseits auf der Erzeugung einer Einschnürung (vena contracta) beruht, so daß atmosphärische Luft in den Flüssigbrennstoff teilchen-Luftstroni eingesaugt wird, wenn dieser aus dem Nebelerzeuger austritt. Zum Betrieb der bisher bekannten ölbrenner vom pneumatischen Zerstäuber-Typ ist eine relativ große Luftpumpe erforderlich, da die gesamte oder nahezu die gesamte für die Verbrennung erforderliche Luft durch den Zerstäuber bzw. die Düse bzw. um diese herumgepreßt wird.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Brennervorrichtung der Fig. 5 und 6 ergibt sich aus der Tatsache, daß die Nebelerzeugermündung 47 einen Abstand von der Flamme hat, von dieser mittels der Prallplatte 57 abgeschirmt ist und von der durch den Luftdurchgang 50 gesaugten atmosphärischen Luft gekühlt wird, was zur Folge hat, daß sie relativ kühl bleibt. Viele der bekannten ölbrennerdüsen werden der Hitze ausgesetzt, woraus sich Probleme ergebet} weil das beim Abschalten des Brenners in der Düse verbleibende Heizöl bzw. Brenneröl verdunstet und schädliche Rückstände zurückläßt.

Ein weiterer wichtiger Vorteil der Brennervorrichtung der Fig. 5 und 6 ergibt sich aus der Tatsache, daß die Verbrennung des Heizöls teilweise innerhalb der Grenzen des Verbrennungskegels 61 vonstatten geht, was zur Folge hat, daß der Kegel heiß wird. Die Einführung des Heizöl-Luftstroms in das Innere des erhitzten Kegels bewirkt, daß die winzigen Heizölteilchen nahezu augenblicklich verdunsten und sich vollständig mit der Luft innerhalb des Kegels vermischen, wodurch eine Hydroxylierung des Brenneröls gefördert wird, was eine vollständige und wirksame Verbrennung zur Folge hat. Bei dem Prozeß der Hydroxylation

809810/0852

reagiert Sauerstoff aus der Luft mit den Kohlenwasserstoffmolekülen des Brenneröls und erzeugt hydroxylierte Verbindungen! die in Aldehyde zerfallen, Bestandteile, die mit einer sauberen, blauen, rußfreien Flamme verbrennen.

Wie sich aus dem oben Gesagten ergibt, umfassen die bevorzugten Mischelemente gemäß der Erfindung zwei zusammenwirkende Elemente, die ausgerichtete hindurchgehende Löcher und aufeinander abgestimmte bzw. aneinander angepaßte, miteinander in Berührung stehende Oberflächen besitzen, wobei ein kleiner Teil des Oberflächenbereiches des einen oder beider Elemente mit engen, flachen Vertiefungen oder Zwischenräumen bzw. Spalten versehen ist, die kleine Flüssigkeitskanäle zwischen diesen Elementen bilden, die mit einer Flüssigkeitszuführkammer in Verbindung stehen und kleine Austrittsöffnungen besitzen, die mit einer zentralen Aufnahme-Oberfläche des unteren Elementes in Verbindung stehen, die sich zwischen dem größeren Zentralloch in dem oberen Element und dem kleineren Zentralloch im unteren Element erstreckt.

Die miteinander zusammenwirkenden Elemente sind vorzugsweise flache Edelstahlplatten oder -scheiben, die eine Dicke zwischen ungefähr 0,13 mm (0,005 inch) und 1,3 mm (0,05 inch) besitzen. Doch können diese Elemente auch aus Glas, Kunststoff oder anderen inerten, flüssigkeitsundurchlässigen Materialien hergestellt sein, die eine gute Affinität für die speziellen Flüssigkeiten besitzen, mit denen sie verwendet werden sollen, d.h. hydrophile Materialien oder Überzüge für Wasser oder oleophile Materialien oder überzüge für öle.

Die miteinander zusammenwirkenden Elemente können eine gleiche oder verschiedene Dicke aufweisen und aus demselben oder verschiedenen Materialien bestehen.

809810/0852

Es ist nicht erforderlich, daß in der oberen Scheibe oder Platte Vertiefungen ausgebildet sind oder daß sich solche Vertiefungen bis zur Peripherie dieser Platte erstrecken, solang eine sehr kleine Flüssigkeitsöffnung bzw. ein sehr kleiner Flüssigkeitskanal vorhanden ist, der mit der Flüssigkeit szuführkammer in Verbindung steht und sich zu einer aufnehmenden Filmbildungs-Oberfläche auf dem unteren Element hin öffnet. Beispielsweise kann die untere Scheibe mit einem quer hindurchgehenden Flüssigkeitsloch geeigneter Größe versehen sein, das von dem quer hindurchgehenden Gasloch beabstandet ist und das mit der Flüssigkeitszuführkammer und mit einer Flüssigkeitsöffnung bzw. einem Flüssigkeitskanal in Verbindung steht, die bzw. der einen sehr kleinen Raum oder Vertiefungen zwischen der oberen und der unteren Scheibe umfaßt.

Vorzugsweise umfaßt das Mischelement ein einheitliches bzw. einstückiges Element, das leicht entfernbar und austauschbar ist und das die obere und die untere Platte oder Scheibe umfaßt, die aneinander befestigt sind, um eine relative Bewegung oder ein Verrutschen zwischen diesen Scheiben zu verhindern, wie bei den Ausführungsformen der Fig. 4 und 7· Somit kann das Mischelement, wenn es abgenutzt oder verschmutzt ist, herausgenommen und durch ein neues ersetzt werden. Eine Befestigung der Elemente oder eine andere Vorrichtung zur Verhinderung einer relativen Bewegung oder eines Verrutschens, wie sie beispielsweise in den Fig. 9 und 10 dargestellt ist, hat in den Fällen die größte Bedeutung, in denen sich die quer hindurchgehenden Gaslöcher nicht in der Mitte befinden oder in denen mehrere Gaslöcher vorhanden sind, weil in diesen Fällen die Ausrichtung der Löcher verlorengehen kann, wenn sich die Scheiben oder Platten relativ zueinander bewegen.

Die Fig. 7 bis 13 zeigen andere Formen von Mischelementen, die erfindungsgemäß verwendet werden können.

809810/0852

So zeigen Fig. 7 und 8 ein einstückiges Mischelement 70, beispielsweise eine dünne Edelstahlplatte, die in einer zentralen Stellung umgefaltet bzw. umgeknickt wurde, nachdem ihr eines Ende zur Bildung der flachen erhabenen Flächenbereiche 71 mit glatten Oberflächen gepreßt wurde, die zwischen sich die beabstandeten Vertiefungen 72 frei lassen. Venn die Platte gefaltet bzw. zusammengelegt wird, wie dies in Fig. 8 dargestellt ist, so kommt die untere Oberfläche der Deckplatte 73 in innigen, dichtenden Kontakt mit den erhabenen Oberflächen 71 der unteren Platte 74, wodurch die einzigen Kanäle zwischen diesen Platten die flachen Vertiefungen 72 und die engen Öffnungen sind. In der zusammengefalteten Stellung ist die größere zentrale Öffnung 75 in der Platte 73 mit der kleineren zentralen Öffnung 76 in der Platte 74 so ausgerichtet, daß eine Filabildungs-Oberflache 77 geschaffen wird, die sich vom Rand der größeren Öffnung 75 zum Rand der kleineren Öffnung 76 erstreckt, die die Gasöffnung bildet, wobei diese Filmbildungs-Oberflache 77 mit den sehr engen Öffnungen 78 in Verbindung steht, die von dem Raum zwischen der Unterseite der Deckplatte 73 und den Verlängerungen bzw. Fortsätzen der Oberfläche 77 zu den vertieften Flächenbereichen 72 der unteren Platte 74 gebildet werden, so daß ein dünner Flüssigkeitsfilm für eine weitere Filmbildung und Versprühung gebildet werden kann.

Die Fig. 9 und 10 zeigen ein Mischelement, das entsprechend gekerbte Scheiben umfaßt, die eine Vielzahl von Gasdurchlässen besitzen. Die Scheiben sind in der Fig. 9 der Deutlichkeit halber in einer umgedrehten Position dargestellt. Somit umfaßt die Scheibe 80, die im zusammengebauten Zustand die untere Scheibe ist, vier schmale zentrale Gasöffnungen 81 und zwei einander gegenüberliegende Umfangskerben 82, die bezüglich ihrer Größe und ihrer Stellung den beiden Umfangskerben 84 auf der Platte 85 entsprechen, die im zusammengebauten Zustand die obere Platte ist und vier größere Öffnungen 83 um-

809810/0852

faßt. Die Kerben 82 und 84 sind miteinander ausgerichtet, wenn die Scheiben 80 und 85 zusammengebaut sind. Die Nebelerzeugungsvorrichtung, wie z.B. die innere Ringscheibendichtung 18 aus Fig. 1 besitzt Vorrichtungen, die sich in die ausgerichteten Kerben 82 und 84 hinein erstrecken, um ein relatives Rutschen oder Verdrehen der Scheiben 80 und 85 zu verhindern; dies kann auch durch die Ringscheibe 18 als solche aufgrund ihrer Kompressibilität in Bereichen in der Nähe der Kerben erreicht werden.

In der dargestellten Weise besitzt die obere Platte 85 eine Reihe von beabstandeten Vertiefungen 86_$ die von feinen Rillen bzw. Einkratzungen gebildet werden, die sich vom Rand der Scheibe 85 bis zu den öffnungen 83 erstrecken und Flüssigkeitsöffnungen bzw. Flüssigkeitskanäle bilden, die sich zur Filmbildungs-Oberflache 87 hin öffnen, die mit den Gasöffnungen 81 in Verbindung steht, um Flüssigkeit von der Flüssigkeitszuführkammer zum Gasstrom zu befördern. Die Nebelerzeugungsvorrichtung muß so konstruiert sein, daß alle Gasöffnungen weder von der Dichtung 18 noch von der zentralen öffnung 23 der Deckplatte 16 behindert werden.

Die Fig. 11 und 12 zeigen ein anderes Mischelement, das der Deutlichkeit halber in umgekehrter Lage wiedergegeben ist. Die glatte Scheibe 90, die im zusammengebauten Zustand die untere Scheibe ist, besitzt eine kleine zentrale Gasöffnung 91 und eine Scheibe 92, die im zusammengebauten Zustand die obere Scheibe ist, besitzt eine größere zentrale Gasöffnung 93 und voneinander beabstandete Vertiefungen, die von diametralen Einfaltungen oder Einprägungen 94 gebildet werden, die sich vom Rand der Scheibe 92 zur öffnung 93 hin erstrecken, um Flüssigkeitskanäle bzw. Flüssigkeitsöffnungen zu bilden, die sich zur Filmbildungs-Oberfläche 92 in der Nähe der zentralen Gasöffnung 91 hin öffnen. Die Einfaltungen 94 verhindern, daß die Scheibe 92 in den eingefalteten Bereichen flach an der Scheibe 90 anliegt, so daß die dünnen bzw. schmalen, flachen Öffnungsräume 95 für den Durchgang der Flüssigkeit von der

809810/0852

Flüssigkeitszuführkammer in Berührung mit der Filmbildungs-Oberflache 96 und für ein Hineinbewegen in den Gasstrom gebildet sind. Die Ringscheibendichtung 18 der Fig. 1 und 2 verformt sich um die Einfaltungen 94 herum, so daß die Scheibe 92 vollständig dicht mit der Dichtung 18 verbunden ist, während die obere Oberfläche (wie in Fig. 11 dargestellt) der Scheibe 92 in der Nähe der Einfaltungen 94 die untere Oberfläche (wie in Fig. 11 dargestellt) der Scheibe 90 mit Ausnahme der zentralen, unter der öffnung 91 liegenden Bereiche berührt und mit dieser in dichtendem Eingriff steht.

Fig. 13 zeigt ein weiteres Mischelement, das aus einer glatten oberen Scheibe 100 mit einer großen zentralen öffnung 101 und einer unteren Scheibe 102 besteht, die eine kleinere zentrale Gasöffnung 103 und eine obere Oberfläche aufweist, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen,eingetieften Flächen 104 mit einheitlicher Tiefe besitzt, die von einer Vielzahl von Spitzen oder Plateaus 105 mit einheitlicher Höhe umgeben sind, die der ursprünglichen Dicke der Scheibe 102 entsprechen. Solche ^cheibenoberflächen können durch Sandstrahlen oder durch chemisches oder mechanisches Ätzen der Oberfläche in gleichförmiger und gesteuerter Weise hergestellt werden, wobei die ursprüngliche Dicke der Scheibe im wesentlichen in den voneinander beabstandeten Flächen oder Plateaus 105 beibehalten wird, die von Tälern oder vertieften Flächen 104 umgeben sind, die miteinander in Verbindung stehen und sich in der dargestellten Weise vom Rand der Scheibe bis zur zentralen Gasöffnung 103 hin erstrecken. Gleichförmig aufgerauhte Oberflächen dieser Art können aufgrund ihrer Porösität Flüssigkeiten aufnehmen und sind insbesondere gegen ein Verstopfen widerstandsfähig, da die große Zahl von Flüssigkeitsöffnungen bzw. Kanälen alternative Wege oder Durchgänge für die Flüssigkeit liefert.

Geeignete Oberflächen dieser Art können auch dadurch hergestellt werden, daß man die Scheibe gegen ein Prägewerkzeug drückt, das

809810/0852

eine umgekehrt entsprechende rauhe Oberfläche besitzt, oder daß man im Fall von Plastikscheiben die Scheibe gegen eine Gieß- oder Formoberfläche gießt, die eine umgekehrt entsprechende rauhe Oberfläche besitzt. Es sei darauf hingewiesen, daß die Filmbildungs-Oberflache, die einen Teil der oberen Oberfläche der unteren Scheibe 102 bildet und zwischen der öffnung 101 in der oberen Scheibe 100 und der öffnung liegt, nicht unbedingt glatt sein muß. Die Kohäsionskraft zwischen der in den Gasstrom hineingesaugten Flüssigkeit und der noch auf der Filmbildungs-Oberfläche vorhandenen Flüssigkeit zieht die Flüssigkeit sowohl über rauhe als auch über glatte Oberflächen.

Eine andere Möglichkeit zur Bildung der voneinander beabstandeten Vertiefungen in den erfindungsgemäßen Scheiben oder Platten besteht darin, eine diskontinuierliche Schicht eines geeigneten Materials in einer Dicke von 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger auf der Oberfläche der Scheiben oder Platten abzuscheiden, statt Oberflächenmaterial von den Scheiben oder Platten zu entfernen. Das Endergebnis ist in seinem Aussehen und seiner Wirkungsweise ähnlich beispielsweise zur Scheibe 20 aus den Fig. 1 und 2, wo die erhabenen Flächen die flachen vertieften Flächenbereiche 28 umgeben, die dadurch gebildet wurden, daß ein gleichförmig dünner, diskontinuierlicher Überzug eines inerten Materials, wie z.B. eines Kunstharzes oder Metalls auf die glatte Oberfläche der Scheibe aufgebracht wurde. Dies kann man z.B. dadurch bewerkstelligen, daß man lichtempfindliche Harz-Mischungen verwendet, die durch ein Negativ hindurch belichtet und dann von den nichtbelichteten Flächen entfernt werden, die den vertieften Flächen 28 entsprechen, oder dadurch, daß man eine Vakuumabscheidung einer Metallschicht unter Verwendung einer Schablone durchführt, die eine Abscheidung in den beabstandeten Flächenbereichen verhindert, die dann den vertieften Flächen 28 entsprechen. Der diskontinuierliche Überzug kann auch mit Hilfe von Sprenkel-Beschichtungstechniken aufgebracht wer-

809810/0852

den, wobei Flecken geeigneter Zusammensetzung auf die Oberfläche der Platte oder Scheibe so aufgesprüht werden, daß sie eine Vielzahl von beabstandeten Spitzen gleichförmiger Höhe, die in etwa 0,25 «am (0,01 inch) oder weniger betragt, über die gesamte Oberfläche der Platte oder Scheibe hinweg bilden. Ein ähnliches Ergebnis kann dadurch erzielt werden, daß man gleich große Teilchen eines wärmeschmelzbaren Pulvers auf die Scheibenoberfläche aufträgt, z.B. durch elektrostatische Verfahren, und dann durch Hitze die Teilchen auf die Scheibenoberfläche aufschmilzt, um voneinander beabstandete Spitzen zu bilden, die eine Höhe von 0,25 ena (0,01 inch) oder weniger besitzen. Auch können Scheiben oder Platten, die mit einer gleichförmig rauhen Oberfläche gegossen oder auf andere Weise gebildet sind und Vertiefungen der erforderlichen Tiefe aufweisen, verwendet werden. Weitere geeignete Verfahren ergeben sich für den Fachmann ohne weiteres aus der obigen Beschreibung.

Wie für den Fachmann ohne weiteres klar ist, können in den verschiedenen, in den Figuren wiedergegebenen Strukturen Veränderungen vorgenommen werden und es können die Nebelerzeuger-Mischelemente der einen Struktur mit solchen einer anderen vertauscht werden, wobei unter Umständen offenkundige, geringfügige Modifikationen erforderlich sind. Jedenfalls umfaßt die Erfindung die Verwendung von Nebelerzeugungs-Scheiben oder -Platten, die mit einem gleichförmigen Abstand voneinander beabstandet befestigt sind oder die zusammengepreßt werden, so daß sie einen diskontinuierlichen Kontakt miteinander über einen wesentlichen oder den größeren Teil ihrer Oberflächenbereiche eingehen, wobei sie zumindest einen dünnen Flüssigkeitskanal bzw. eine dünne Flüssigkeitsöffnung zwischen sich freilassen. Die Scheiben oder Platten können dieselbe oder verschiedene Dicken besitzen und entweder mit einer unter Druck stehenden Flüssigkeits- oder Gaszufuhr oder mit einer durch Vakuumabsaugung

809810/0852

bewirkten Flüssigkeits- oder Gaszufuhr arbeiten.

Ein wesentliches Merkmal der Erfindung ist es, daß der Flüssigkeitskanal bzw. die Flüssigkeitsoffnung genügend klein ist, so daß die Flüssigkeit nicht aus dem Flüssigkeitskanal bzw. der Flüssigkeitsoffnung herausgezogen bzw. herausgesaugt wird, außer es wird dem Flüssigkeitskanal bzw. der Flüssigkeitsoffnung Flüssigkeit zugeführt. D.h., es wird keine Flüssigkeit aus dem Inneren des Flüssigkeitskanals herausgezogen, weil die die Flüssigkeit in dem kleinen Flüssigkeitskanal haltende Kapillarkraft wegen der Kleinheit des Flüssigkeitskanals vergleichsweise groß ist und die kombinierten Nettoeinflüsse der anderen auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte beim Fehlen eines Flüssigkeitsnachschubes zum Flüssigkeitskanal nicht in der Lage sind, die Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal abzuziehen. Folglich fließt keine Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal aus, außer es wird Flüssigkeit dem Flüssigkeitskanal zugeführt. Es ist dieses wesentliche Merkmal - nämlich daß Flüssigkeit aus dem Flüssigkeitskanal auf die Filmbildungs-Oberfläche mit derselben gleichförmigen Geschwindigkeit fließt, mit der dem Flüssigkeitskanal Flüssigkeit zugeführt wird - , die es möglich macht, der Filmbildungs-Oberfläche einen stetigen Flüssigkeitsstrom mit einer gesteuerten, niedrigen Geschwindigkeit zuzuführen, die so eingestellt werden kann, daß sie kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die Kohäsionskraft zwischen der an der Gasöffnung dispergierten Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit in der Lage ist, Flüssigkeit von dem Flüssigkeitskanal abzuziehen. Die Tatsache, daß die Flüssigkeit der Filmbildungs-Oberfläche mit einer stetigen Geschwindigkeit zugeführt werden kann, die kleiner ist als die Geschwindigkeit, mit der die Kohäsionskraft zwischen der an der Gasöffnung dispergierten Flüssigkeit und der auf der Filmbildungs-Oberfläche befindlichen Flüssigkeit in der Lage ist, Flüssigkeit von dem Flüssigkeitskanal abzuziehen, macht es möglich, die Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche zu einem stabilen, gestreckten

809810/0852

bzw. ausgedehnten, außerordentlich dünnen Flüssigkeitsfilm auszustrecken. Dieses wesentliche Merkmal, in Verbindung mit der Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungs-Oberflache ermöglicht es, daß erfindungsgemäße Nebelerzeugungs-Vorrichtungen in jeglicher Richtung, beispielsweise auch gerade nach unten und/oder unter Vibrationen bzw. Erschütterungen betrieben werden können.

Der gesteuerte Flüssigkeitsstrom durch den engen Flüssigkeitskanal kann durch irgendeine einer Reihe von möglichen Vorrichtungen erzielt werden, die entweder den Druck der Flüssigkeit stromaufwärts des Kanals relativ zum Umgebungsdruck an der Mündung des Kanals steuern oder die die Geschwindigkeit steuern, mit der eine Flüssigkeit mit hinreichendem Druck dem Kanal zugeführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch den Kanal bzw. die öffnung kann auch vollständig oder teilweise durch Verwendung von öffnungen bzw. Kanälen mit verschiedenen Größen gesteuert werden, vorausgesetzt, daß sie genügend klein sind, wie es oben beschrieben wurde und daß der Flüssigkeitsdruck stromaufwärts genügend hoch ist.

Vorzugsweise ist wenigstens eine der erfindungsgemäßen Platten oder Scheiben flexibel oder biegbar und die Platten oder Scheiben werden zusammengepreßt, so daß ihre Oberflächen über einen wesentlichen oder den größeren Teil ihrer aufeinander abgestimmten Oberflächenbereiche miteinander in Berührung stehen, wodurch die Platten oder Scheiben einander über ihre gesamten Oberflächenbereiche dagegen abstützen, daß sie sich in die Bereiche der flachen Vertiefungen hineinbiegen, und dagegen, daß sich die Weite in diesen vertieften Bereichen ändert, wodurch stabile Flüssigkeitskanäle geschaffen werden, wie dies in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. In gewissen Fällen, in denen flache Vertiefungen in der Oberfläche der flexiblen Scheiben verwendet werden, um die Flüssigkeitskanäle zu bilden, sollten diese Vertiefungen eng sein, um die Scheiben oder Platten daran zu hindern, sich in diese vertieften Bereiche hinein oder von

809810/0852

diesen weg zu verbiegen, wenn die Scheiben in der zusammengebauten Vorrichtung aneinandergepreßt werden. Die Vertiefungen sind vorzugsweise 0,25 mm (0,01 inch) oder weniger tief und gewünschtenfalls können die Weite bzw. Breite und die Tiefe der Vertiefungen ungefähr gleich sein, obwohl vorzugsweise die Veite wesentlich größer als die Tiefe ist, wie dies auch in den Fig. dargestellt ist. Wenn die Scheiben oder Platten in gegenseitiger Berührung zusammengebaut werden, dann ergeben die in der Oberfläche einer der Platten oder Scheiben vorhandenen Vertiefungen einen engen, flachen Durchgangskanal zwischen diesen Platten und bilden so den Flüssigkeitskanal bzw. die Flüssigkeitsöffnung, wobei dieser enge, flache Durchgangskanal zwischen den einander berührenden Oberflächen der Platten oder Scheiben eingeschlossen bzw. von diesen umgeben ist, so daß ein Verbiegen bzw. Hineinbiegen der Scheiben oder Platten in die vertieften Bereiche ausgeschlossen ist.

Es sei darauf hingewiesen, daß die erfindungsgemäßen Scheiben oder Platten oder zumindest eine von ihnen aus einem Material, wie z.B. dünnem Edelstahl hergestellt sein kann, das genügend flexibel oder verbiegbar ist, um zu ermöglichen, daß die Platte oder Scheibe in Berührung oder in geringem Abstand von der Oberfläche der anderen Platte oder Scheibe des Mischelementes befestigt wird, um einen Flüssigkeitskanal oder eine Flüssigkeitsöffnung zwischen diesen Scheiben mit veränderbarer Kleinheit zu ergeben, wie dies in der US-PS 4- 018 387 beschrieben ist. In manchen Fällen, in denen flache Vertiefungen in der Oberfläche von flexiblen Scheiben zur Bildung der Flüssigkeitskanäle verwendet werden, können diese Vertiefungen breit sein, um ein Hineinverbiegen der Scheiben in oder aus den Vertiefungsbereichen heraus zu ermöglichen, wenn die Scheiben in der zusammengebauten Vorrichtung gegeneinandergepreßt werden und Flüssigkeit durch die Vertiefungen gepreßt wird, wodurch es ermöglicht wird, daß die Kleinheit bzw. die geringe Weite der vertieften Bereiche dadurch verändert wird, daß man die die Scheiben zusammendrückende Kraft und/oder den Druck der durch die Vertiefungen fließenden

809810/0852

Flüssigkeit einstellt, wie dies die US-PS 4 081 387 beschreibt.

Die Erfindung schafft also eine pneumatische Nebelerzeugungs-Vorrichtung und ein Verfahren zum gleichförmigen Zuführen veränderbarer kleiner Mengen einer fließfähigen Flüssigkeit in einen Gasstrom zur Bildung einer stabilen Dispersion, die die Erscheinungsform eines natürlichen Nebels besitzt und im wesentlichen aus mikroskopischen Teilchen dieser Flüssigkeit besteht, die in dem Gas dispergiert bzw. verteilt sind. Die Nebelerzeugungs-Vorrichtung umfaßt eine Vorrichtung zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit, ein Mischelement, das einen oder mehrere enge Flüssigkeitskanäle bzw. Flüssigkeitsöffnungen besitzt, durch die hindurch die Flüssigkeit in gleichförmigen, feinen Mengen geliefert wird, eine Filmbildungs-^erflache, auf der bzw. auf die die Flüssigkeit gezogen und ausgedehnt bzw. ausgebreitet wird, und eine Gasöffnung, die den ausgebreiteten bzw. gestreckten Flüssigkeitsfilm in den Gasstrom einführt. Das Mischelement, das ein austauschbares einheitliches bzw. einstückiges Element sein kann, umfaßt eine Filmbildungs-Oberflache, die eine Affinität für die im Gasstrom zu verteilende Flüssigkeit besitzt, wenigstens einen Flüssigkeitskanal, der dazu geeignet ist, einen regulierten Flüssigkeitsnachschub aufzunehmen, der eine sehr kleine Austrittsöffnung auf die FiImbildungs-Oberflache hin besitzt und der dazu geeignet ist, die Flüssigkeit zu dieser Filmbildungs-Oberfläche hin zu übertragen, und eine Gasöffnung, die mit einer Kante der Filmbildungs-Oberfläche in Verbindung steht und von der sehr kleinen Flüssigkeitsöffnung bzw. dem sehr kleinen Flüssigkeitskanal beabstandet ist und die in der Lage ist, die Flüssigkeit von der Filmbildungs-Oberfläche in der Form eines dünnestmöglichen, kontinuierlichen Fadens oder Films dieser Flüssigkeit aufzunehmen, der über diese Oberfläche durch die Kohäsionskraft zwischen der Flüssigkeit, die gerade an der Gasöffnung dispergiert wird, und der auf der Oberfläche befindlichen Flüssigkeit gezogen wird. ^Jede kleine Flüssigkeitsöffnung bzw. jeder kleine Flüssigkeitskanal empfängt

809810/0852

273906A

einen bemessenen kontinuierlichen Nachschub an Flüssigkeit, der aus einer Flüssigkeits-Nachschubkammer herausgedrückt oder herausgesaugt wird und zwar entweder durch Druck oder durch einen Unterdruck, und liefert gleichförmige, vorgegebene Mengen von Flüssigkeit auf die Filmbildungs-Oberflache, um es der Flüssigkeit zu ermöglichen, in einen dünnen Faden oder Film auseinandergezogen zu werden, wenn sie zur Gasöffnung für eine Verteilung in den Gasstrom hin gezogen wird.

609810/0852

Claims

Leominster, Massachusetts

Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Nebels

Patentansprüche

Nebelerzeugungs-Vorrichtung zur Überführung einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas, gekennzeichnet durch einen Behälter, der geeignet ist, eiae Zuführung für die fließfähige Flüssigkeit zu enthalten, durch ein Mischelement, das folgende Teile umfaßt: wenigstens einen Flüssigkeitskanal mit einem Eingang, der mit dem Behälter in Verbindung steht, und mit einer Ausgangsöffnung, die genügend klein ist, so daß, wenn der Kanal mit Flüssigkeit gefüllt ist, die Flüssigkeit in ihm durch kapillare Anziehung zurückgehalten und daran gehindert wird, aufgrund der Umgebungsbedingungen aus diesem Kanal herauszufließen, außer es wird dieser Austrittsöffnung Flüssigkeit zugeführt, eine Filmbildungs-Oberflache, die mit der Austrittsöffnung in Verbindung steht und eine gewisse Affinität für die Flüssigkeit aufweist, und eine Gasöffnung, die eine Kante der Filmbildungs-Oberflache umfaßt, von der Austrittsöffnung beabstandet ist und mit einer Gasleitung in Verbindung steht, die dazu geeignet

809810/0852

DR. C. MANITZ ■ OIPL.-INC. M. FINSTERWALD β MÖNCHEN 33. ROBEKT-KOCH-STRASSE I TEL. 10691 394311. TELEX OS-99673 PATMF

DIPL.-INC. W. CRAMKOW 7 STUTTGART SO IBAD CANNSTATTI SEELBERCSTR. 33/3S. TEL. 1071 USA 73 61

ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7370 POSTSCHECK: MÖNCHEN 770Oa-BOS

ist, eine Gaszufuhr durch die Gasöffnung hindurch zu übertragen, und durch eine Vorrichtung zum Steuern der Strömungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeit durch die kleine Austrittsöffnung, wodurch Flüssigkeit, die von dem Behälter und durch den Flüssigkeitskanal mit einer gesteuerten Geschwindigkeit hindurchströmt, aus dieser Austrittsöffnung als dünner Flüssigkeitsstrom austritt, der an der Filmbildungs-Oberflache als kontinuierlicher dünner Flüssigkeitsfilm haftet, der sich bis zur Kante der Filmbildungs-Oberflache erstreckt, die von der Gasöffnung gebildet wird, wo der dünne Flüssigkeitsfilm in das durch den Gaskanal hindurchströmende Gas hineingezogen wird und wobei das Hineinziehen des Flüssigkeitsfilms in den Gasstrom bewirkt, daß der Film über die Filmbildungs-Oberfläche als äußerst dünner, kontinuierlicher Film dieser Flüssigkeit für ein Einführen in diesen Gasstrom zur Bildung einer ultrafeinen Dispersion ausgestreckt bzw. ausgebreitet wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die Flüssigkeit stromaufwärts der Austrittsöffnung auf einem festen oder einstellbaren Druck zu halten, der genügend grosser ist als der der Atmosphäre im Auslaßbereich der Austrittsöffnung, so daß die Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung mit gesteuerter Geschwindigkeit hindurchgedrückt wird.
3· Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Verändern des Drucks der Flüssigkeit oberhalb der Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei vorgegebene Änderungen in dem Druck dieser Flüssigkeit dazu führen, daß verschiedene vorgegebene Mengen der Flüssigkeit durch diese Austrittsöffnung strömen.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Zufuhr dieser Flüssigkeit

809810/0862

- 3 - 273906Λ

zur Austrittsöffnung mit einer festen oder einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit und mit einem Druck vorgesehen ist, der dazu ausreicht, die Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung mit dieser festen oder einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit hindurchzupressen.
5· Vorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Änderung der Geschwindigkeit vorgesehen ist, mit der die Flüssigkeit der Austrittsöffnung zugeführt wird.
6. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, die Flüssigkeit der Austrittsöffnung mit einem Druck zuzuführen, der ausreicht, um die Flüssigkeit durch diese öffnung hindurchzudrücken, wobei die Strömungsgeschwindigkeit dieser Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung vollständig oder teilweise durch die feste oder einstellbare geringe Größe dieser Austrittsöffnung gesteuert ist.
7· Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Veränderung der kleinen Größe dieser Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei vorgegebene Änderungen in der kleinen Größe dieser Austrittsöffnung bewirken, daß verschiedene vorgegebene Mengen der Flüssigkeit durch diese Austrittsöffnung hindurchströmen.
8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß hinter der Gasöffnung keinerlei Oberflächen vorhanden sind, die mit der ultrafeinen Dispersion in Berührung kommen könnten.
9. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasöffnung eine verengte, scharfkantige öffnung ist.

809810/0852
10. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Durchmesser bzw. eine Weite von ungefähr 0,25 mm (0,010 inch) oder weniger besitzt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Durchmesser oder eine Weite von ungefähr 0,076 mm (0,003 inch) oder weniger besitzt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasöffnung von wenigstens einem quer hindurchgehenden Loch in der Filmbildungs-Oberflache gebildet wird.
13· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein entfernbares, austauschbares mit Vertiefungen versehenes Element umfaßt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein flexibles Element umfaßt.
15· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein entfernbares, austauschbares flexibles Element umfaßt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement zwei Elemente umfaßt, die einander überlagerte, aneinander angepaßte, einander berührende Oberflächen besitzen, die miteinander in den Berührungsbereichen in dichtendem Eingriff stehen, wobei wenigstens eine der Berührungsoberflächen mit wenigstens einer engen Vertiefung versehen ist, die den Flüssigkeitskanal bildet.
17- Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlagerten Elemente des Mischelementes aneinander als einheitliches bzw. einstückiges Element befestigt sind.

809810/0852

273906/*
18. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlagerten Elemente von einer einzelnen Platte gebildet werden, die auf sich selbst umgefaltet ist.
19· Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zum Verändern der Strömungsrate des Gases durch die Gasöffnung vorgesehen ist, wobei vorgegebene Änderungen der Strömungsgeschwindigkeit des Gases bewirken, daß verschiedene vorgegebene Gasmengen an der Gasöffnung der Vorrichtung mit der Flüssigkeit zur Bildung einer ultrafeinen Dispersion kombiniert werden, die veränderbare, vorgegebene Konzentrationen aufweist.
20. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennungskammer vorgesehen ist, die mit der Gasöffnung in Verbindung steht und geeignet ist, die ultrafeine Dispersion für eine in ihr stattfindende Verbrennung aufzunehmen.
21. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungs-Oberflache aus einem Material besteht, das eine gute Affinität für die spezielle, mit ihr Verwendung findende Flüssigkeit aufweist.
22. Nebelerzeugungs-Vorrichtung zur überführung einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas, gekennzeichnet durch einen Behälter, der dazu in der Lage ist, eine Zuführvorrichtung für eine fließfähige Flüssigkeit zu bilden, durch ein Mischelement, das zwei einander überlagerte Elemente aufweist, die aufeinander abgestimmte, einander berührende Oberflächen besitzen, die miteinander über einen erheblichen Teil der Oberflächenbereiche eines Jeden Elementes in stützendem Eingriff stehen, wobei wenigstens eines dieser Elemente mit wenigstens einer flachen Vertiefung zur Bildung eines dünnen

809810/0852

Flüssigkeitskanals zwischen den einander berührenden Oberflächen ausgerüstet ist, der mit dem Behälter in Verbindung steht und eine Austrittsöffnung aufweist, die genügend klein ist, so daß, wenn der Kanal mit Flüssigkeit gefüllt ist, die Flüssigkeit durch Kapillaranziehung in diesem Kanal zurückgehalten und daran gehindert wird, aus ihm unter Umgebungsbedingungen auszufließen, außer es wird Flüssigkeit der Aus-

durph
trittsoffnung zugeführt,/eine Filmbildungs-Oberflache, die mit der kleinen Austrittsöffnung in Verbindung steht, eine gewisse Affinität für diese Flüssigkeit aufweist und eine Kante besitzt, die von der Austrittsöffnung beabstandet ist und eine Gasöffnung umfaßt, wobei die Filmbildungs-Oberflache in der Lage ist, eine kontinuierliche Zufuhr von Flüssigkeit von der Austrittsöffnung her aufzunehmen und zu bewirken, daß diese Flüssigkeit an der Oberfläche als kontinuierlicher dünner Film anhaftet, der sich zur Gasöffnung hin erstreckt, durch eine Vorrichtung zur Steuerung der Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch die kleine Austrittsöffnung, durch eine Leitung, die der Flüssigkeitsöffnung zugeordnet ist und in der Lage ist, einen kontinuierlichen Flüssigkeitsstrom durch die kleine Austrittsöffnung zu

und durch
liefern, /«ine Leitung, die der Gasöffnung zugeordnet und dazu in der Lage ist, einen kontinuierlichen Gasstrom durch diese Gasöffnung und über die Kante der Filmbildungs-Oberfläche hinweg zu liefern, wodurch die fließfähige Flüssigkeit, die durch die kleine Flüssigkeitsöffnung mit einer gesteuerten Geschwindigkeit hindurchgedrückt wird, einen äußerst dünnen, kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm auf der Filmbildungs-Oberfläche bildet und wobei diese Flüssigkeit über diese Filmbildungs-Oberfläche ausgebreitet bzw. ausgestreckt und in das durch die Gasöffnung strömende Gas hineingezogen bzw. hineingesaugt wird, um eine ultrafeine Dispersion der Flüssigkeit in dem Gas zu bilden.
23.Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient,

809810/0852

die Flüssigkeit oberhalb der Austrittsöffnung auf einem festen oder einstellbaren Druck zu halten, der genügend größer als der Druck der Atmosphäre im Auslaßbereich der Austrittsöffnung ist, um die Flüssigkeit durch die kleine Flüssigkeitsöffnung mit gesteuerter Geschwindigkeit hindurchzudrücken .
24. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung vorgesehen ist, die dazu dient, den Druck dieser Flüssigkeit zu verändern, was dazu führt, daß verschiedene, vorgegebene Mengen der Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung hindurchfließen.
25» Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Zufuhr von Flüssigkeit zur Austrittsöffnung mit einer festen oder einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit und mit einem Druck vorgesehen ist, der ausreicht, um die Flüssigkeit durch die Austrittsöffnung mit einer festen oder einstellbaren Strömungsgeschwindigkeit hindurchzupressen.
26. Vorrichtung nach Anspruch 25ι dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit vorgesehen ist, mit der die Flüssigkeit der Austrittsöffnung zugeführt wird.
27. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß eine Vorrichtung zur Zufuhr der Flüssigkeit zur Austrittsöffnung mit einem Druck vorgesehen ist, der ausreicht, um die Flüssigkeit durch diese Öffnung hindurchzudrücken, wobei die Strömungsgeschwindigkeit der Flüssigkeit durch diese Austrittsöffnung vollständig oder teilweise durch die feste oder einstellbare Kleinheit bzw. kleine Größe dieser Austrittsöffnung gesteuert ist.

809810/0852
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß weiterhin eine Vorrichtung zur Veränderung der Kleinheit der Austrittsöffnung vorgesehen ist, wobei vorgegebene Änderungen in der Kleinheit der Austrittsöffnung bewirken, daß verschiedene, vorgegebene Mengen von Flüssigkeit durch diese Austrittsöffnung hindurchströmen.
29. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß keinerlei Oberflächen jenseits der Gasöffnung vorhanden sind, die mit der ultrafeinen Dispersion in Berührung kommen können.
30. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasöffnung eine begrenzte bzw. verengte scharfkantige Öffnung ist.
31. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Durchmesser oder eine ^weite von ungefähr 0,25 am (0,010 inch) oder weniger besitzt.
32. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Austrittsöffnung einen Durchmesser oder eine Weite von ungefähr 0,076 mm (0,003 inch) oder weniger besitzt.
33. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasöffnung von wenigstens einem quer hindurchgehenden Loch in der Filmbildungs-Oberflache gebildet ist.
34. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein entfernbares, austauschbares mit Vertiefungen versehenes Element umfaßt.
35· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein flexibles Element umfaßt.

809810/0852
36. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischelement wenigstens ein entfernbares, austauschbares flexibles Element umfaßt.
37· Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlagerten Elemente des Mischelementes aneinander als einstückiges oder einheitliches Element befestigt sind.
38. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die einander überlagerten Elemente von einer einzelnen Platte gebildet werden, die auf sich selbst umgefaltet ist.
39. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Veränderung der Strömungsgeschwindigkeit des Gases durch die Gasöffnung hindurch vorgesehen ist, wobei vorgegebene Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit dieses Gases bewirken, daß verschiedene, vorgegebene Mengen von Gas mit der Flüssigkeit an der Gasöffnung der Vorrichtung zur Erzeugung einer ultrafeinen Dispersion vermischt werden, die verschiedene, vorgegebene Konzentrationen besitzt.
40. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß eine Verbrennungskammer vorgesehen ist, die mit der Gasöffnung in Verbindung steht und dazu dient, für eine in ihr stattfindende Verbrennung die ultrafeine Dispersion aufzunehmen.
41. Vorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Pilmbildungs-Oberflache ein Material umfaßt, das eine gute Affinität für die speziell mit ihr verwendete Flüssigkeit besitzt.

809810/0852
42. Verfahren zum Überführen einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas, dadurch gekennzeichnet , daß eine fließfähige Flüssigkeit in einer Kammer eingeschlossen bzw. eingegrenzt wird, die als einzige Austrittsmöglichkeit wenigstens eine Austrittsöffnung bzw. einen Austrittskanal besitzt, die bzw. der genügend klein ist, so daß, wenn sie oder er mit Flüssigkeit gefüllt ist, die Flüssigkeit in ihr bzw. ihm durch Kapillaranziehung zurückgehalten und an einem Herausfließen unter Umgebungsbedingungen gehindert wird, außer es wird Flüssigkeit der Öffnung bzw. dem Kanal zugeführt, daß ein gesteuerter Flüssigkeitsnachschub dazu gebracht wird, durch die Austrittsöffnung bzw. den Austrittskanal als kontinuierlicher dünner Flüssigkeitsstrom mit einer Dicke von ungefähr 0,25 mm (0,010 inch) oder weniger auf eine Filmbildungs-Oberflache zu fließen, die eine gewisse Affinität für diese Flüssigkeit besitzt, wodurch die Flüssigkeit einen dünnen, kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm auf der Filmbildungs-Oberfläche bildet, der sich von der Austrittsöffnung bis zu einer Kante der Filmbildungs-Oberfläche hin erstreckt, die von dieser Austrittsöffnung beabstandet ist, und daß ein kontinuierlicher Gasstrom dazu gebracht wird, mit genügender Geschwindigkeit durch eine mit der Kante der Filmbildungs-Oberfläche in Verbindung stehende Gasöffnung und gegen den kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm zu strömen, der sich bis zu.dieser Kante hin erstreckt, wodurch bewirkt wird, daß der kontinuierliche Flüssigkeitsfilm als äußerst dünner kontinuierlicher Film dieser Flüssigkeit auf der Filmbildungs-Oberfläche ausgestreckt bzw. ausgebreitet wird, während dieser Film in den Gasstrom zur Bildung einer ultrafeinen Dispersion hineingesaugt bzw. hineingezogen wird.
43. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein genügend hoher, veränderlicher oder fester Druck an die Flüssigkeit oberhalb der Austrittsöffnung bzw. des Austrittskanals angelegt wird, um die Flüssigkeitsmenge zu steuern, die durch diese Austrittsöffnung bzw. diesen Aus-

609810/0852

trittskanal hindurchströmt.
44. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher oder fester Flüssigkeitsstrom der Austrittsöffnung "bzw. dem Austrittskanal mit einem Druck zugeführt wird, der ausreicht, um diesen veränderlichen oder festen Flüssigkeitestrom durch diesen Austrittskanal "bzw. diese Austrittsöffnung hindurchzudrücken, um die Menge der durch diesen Austrittskanal bzw. diese Austrittsöffnung hindurchströmenden Flüssigkeit zu steuern.
45. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit der Austrittsöffnung mit einem Druck zugeführt wird, der ausreicht, um die Flüssigkeit durch diese öffnung hindurchzudrücken, und daß die Austrittsöffnung so eingestellt wird, daß sie eine ausreichende, veränderliche oder feste kleine Größe zur Steuerung der durch sie hindurchtretenden Flüssigkeitsmenge besitzt.
46. Verfahren nach Anspruch 43 dadurch gekennzeichnet, daß an das Gas ein veränderlicher oder fester Druck angelegt wird, um die Menge des durch die Gasöffnung hindurchströmenden Gases zu verändern.
47. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderlicher oder fester Gasstrom durch die Gasöffnung hindurchgeführt wird.
48. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Gasöffnung eine verengte, scharfkantige Gasöffnung ist und daß der kontinuierliche Gasstrom durch sie so hindurchgedrückt wird, daß die Ausbildung eines Einschnürungsbereiches (vena contracta) in diesem Gasstrom bewirkt wird, und daß der kontinuierliche dünne Flüssigkeitsfilm in den kontinuierlichen Gasstrom im wesentlichen gleichzeitig mit der Ausbildung des Einschnürungsbereiches des Gasstromes zur Bildung einer ultrafeinen Verteilung von Flüssigkeitsteilchen in diesem Treibgas hineingezogen bzw. hineingesaugt wird.

809810/0852
49· Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß man die ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in dem Treibgas direkt in einen größeren Behälter eintreten läßt, ohne daß irgendwelche festen Oberflächen getroffen oder gestreift werden.
50. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichn et , daß die Flüssigkeit eine brennbare Flüssigkeit ist und daß die ultrafeine Dispersion in eine Verbrennungskammer eingelassen und dort entzündet wird.
51. Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß die Filmbildungs-Oberfläche aus einem Material besteht, das eine gute Affinität für die jeweilige mit ihr Verwendung findende Flüssigkeit besitzt.
52.Verfahren nach Anspruch 42, dadurch gekennzeichnet, daß der kontinuierliche dünne Flüssigkeitsstrom eine Dicke von ungefähr 0,075 mm (0,003 inch) oder weniger besitzt.

609810/0852