DE2823643A1 - Verfahren und vorrichtung zur erzeugung eines nebels - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Erzeugung eines fein verteilten Nebels.

In der DE-OS 27 39 064 ist eine Treibgas-Nebelerzeugungsvorrichtung beschrieben, die eine Filmbildungsfläche zwischen den engen Ausgangsmundstücken der Flüssigkeitsdurchgänge und der '-^reibgasleitung umfaßt. Die Ausgangsmundstücke sind so klein, daß die Flüssigkeit durch Kapillarwirkung darin gehalten wird, wenn nicht eine Kraft beispielsweise durch unter Druck stehende nachgeführte Flüssigkeit oder durch ein Vakuum jenseits des Ausgangsmundstücks aufgebracht wird, um dLe Flüssigkeit aus den Ausgangsmundstücken heraus auf die Filmbildungsfläche zu drücken. Die Flüssigkeit besitzt eine Affinität für die in Fortsetzung zu den Ausgangsmundstücken der Flüssigkeitsdurchgänge liegenden Filmbildungsfläche und diese Affinität bringt den Flüssigkeitsfilm dazu, sich über die Filmbildungsfläche als sehr dünner zusammenhängender Flüssigkeitsfilm zu verbreiten, der zur Kante der Filmbildungsfläcfce hin fließt und in den Treibgasstrom hineingezogen wird. Das fließende Treibgas zerstreut den Flüssigkeitsfilm und erzeugt aus ihm eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in dem Treibgasstrom.

Treibgas- oder pneumatische Vernebler sind mit zwei verschiedenen Problemen behaftet, die beide durch die Anwesenheit von festen Verunreinigungen in der zu vernebelnden Flüssigkeit herrühren oder sich auf diese beziehen. Das erste Problem besteht darin, daß bei Verneblern mit einer begrenzten Anzahl sehr feiner oder enger Flüssigkeitsdurchgänge und entsprechender Ausgangsmundstücke diese Durchgänge und/oder die Mundstücke mit Ablagerungen von festen Verunreinigungen behaftet und durch diese blockiert werden können; es kann sich dabei um in dem Wasser oder der anderen zu vernebelnden Flüssigkeit fein verteilte Mineralien, um Rost und/oder um Schmutz handeln. Dadurch wird die Funktionsweise der Ver-

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neblergeräte, beispielsweise der Befeuchtergeräte,verschlechtert und die Geräte müssen wegen der Versperrung oder Blockierung der Flüssigkeitsdurchgänge und/oder der Mundstücke auseinandergenommen, gereinigt und/oder ersetzt werden, falls die Flüssigkeitsdurchgänge und/oder die Mundstücke nicht mehr zu reinigen sind oder falls eine Korrosion aufgetreten ist.

Das zweite Problem tritt besonders dann auf, wenn die Verneblergeräte in Spitälern oder anderen Bereichen benutzt werden, in denen eine sterile, von mikrobiologischen Verunreinigungen freie Atmosphäre aufrechterhalten werden muß. Dann ist es notwendig, daß die durch die Verneblergeräte abgegebene ultrafeine Dispersion steril ist, d. h., daß sie frei von Keimen und anderen festen Verunreinigungen sein muß, auch von solchen mit mikroskopischer Größe. Diese Anforderung ist besonders wichtig bei Verneblern, die für die direkte Inhalierung von ultrafeinen Dispersionen flüssiger Medizinen durch schwerkranke Patienten eingesetzt werden, da diese gegen die Einatmung von Keimen oder anderen festen Verunreinigungen nur eine geringe oder gar keine Widerstandskraft besitzen. Diese Anforderung ist gleichfalls wichtig bei einer großen Vielfalt anderer Anwendungsfälle, in denen der Ausschluß von Keimen, mikrobiologischen Organismen und anderen, in der Atmosphäre verteilten festen Stoffen wichtig ist, beispielsweise bei Befeuchtungsgeräten, die in Kinderpflegeabteilungen, Inkubatoren, Pflegestationen für Verbrennungsfälle, in Operationssälen, Intensivpflegestationen und medizinischen Laboratorien verwendet werden.

Gegenwärtig werden Vorsichtsmaßnahmen ergriffen, umdie Einführung von Keimen und anderen festen Verunreinigungen in steril zu haltende Atmosphären zu verhindern. So werden Gase, wie beispielsweise Luft,gefiltert und Flüssigkeiten wie Wasser sterilisiert und gefiltert, um Keime und andere Verunreinigungen zu entfernen. Die Sterilisierung durch Hitze

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kann eine Abtötung von Keimen bewirken, jedoch ist ein Filtern notwendig,um die toten Keime zu entfernen, da die Anwesenheit von Fremdfestkörpern wie toten Keimen sich schädlich auf den Heilungs- und Erholungsprozeß des Patienten auswirken kann. Verschiedene Filter sind gegenwärtig für diesen Zweck in Verwendung, einschließlich mikroporöser Membranfilter, die beispielsweise durch die Firma Millipore Corporation in Bedford, Mass. erhältlich sind; diese haben durchschnittliche Porengröße im Bereich bis zu 25 nm.

Solche Verfahren sind bei der Herstellung steriler Flüssigkeitsund Gasvorräte wirksam, jedoch können solche Flüssigkeiten und Gase wieder mit Keimen, mit mikrobiologischen Organismen und/oder Fremdstoffen verunreinigt werden, wenn sie in einen Vernebler wie einen Befeuchter oder ein Inhalationsgerät eingeführt werden. Auch wenn Vorsichtsmaßnahmen ergriffen werden, um derartige Maschinen oder Geräte sauber zu halten, ist es schwierig, eine Verunreinigung auf alle Fälle auszuschließen. Auch die Anwesenheit von winzigen oder geringfügigen Mengen von Verunreinigungen kann kritischen Einfluß haben.

Die vorliegende Erfindung betrifft einen neuartigen pneumatischen Mikrokapillar-Vernebler, der ein Mischelement zum Überführen eines Flüssigkeitsnachschubes durch eine Flüssigkeitsleitung mit einer Vielzahl mikroporöser Flüssigkeitsdurchlässe und -Austrittsöffnungen auf eine eine Affinität für diese Flüssigkeit besitzende Filmbildungsfläche umfaßt, um die Flüssigkeit zur Einführung in einen Gasstrom in einen Film zu verwandeln, wobei der Gasstrom wiederum den Flüssigkeit sfilm in eine ultrafeine Dispersion verwandelt. Das Mischelement umfaßt eine Flüssigkeitsleitung, ein mikroporöses Element mit einer Vielzahl kapillarer Flüssigkeitsdurchgänge und -Ausgangsöffnungen der Flüssigkeitsleitung und eine Filmbildungsfläche, die mit dem mikroporösen Element in Verbindung

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steht und eine mit engem Abstand von dem mikroporösen Element angeordnete Kante besitzt, die mit dem Mundstück einer Gasleitung in Verbindung steht. Falls eine sterile Atmosphäre erforderlich ist, kann die Gasleitung gleichfalls mit einem mikroporösen Element versehen sein, so daß sowohl die Flüssigkeit auf der Filmbildungsfläche als auch das auf die Kante der Filmfläche abgegebene Gas von allen festen Verunreinigungen, einschließlich solcher mit mikroskopischer Größe durch Filtern befreit sind.

Die Abmessungen des erfindungsgemäßen Verneblergerätes einschließlich der Porengrößen des mikroporösen Kapillarelementes sind so bemessen, daß Flüssigkeit aus dem mikroporösen Kapillarelement unter der Wirkung der auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte nicht ausfließt, wenn nicht die kombinierte Wirkung dieser Kräfte, ausgenommen der Kapillarkraft, die von der kapillaren Anziehung herrührende Kraft übersteigt, welche die Flüssigkeit innerhalb der Poren des mikroporösen Kapillarelementes zurückhält. Wenn jedoch ein Druckunterschied erzeugt wird, beispielsweise durch öffnung eines Ventils zwischen einem unter Druck stehenden Flüssigkeitsvorrat und dem Flüssigkeitsdurchgang oder durch Aufbringen einer Saugkraft oder eines Vakuums von außen auf das mikroporöse Kapillarelement, wird Flüssigkeit zum Durchfließen des Kapillarelementes auf die Filmbildungsfläche gezwungen, wo sie sich als kontinuierlicher dünner Film ablagert, der zu der Kante der Filmbildungsfläche gezogen wird und dort das durch die Gasleitung strömende Gas trifft. Der dünne Flüssigkeitsfilm wird von der Kante der Filmbildungsfläche in den Gasfluß hineingezogen und zur Bildung einer ultrafeinen Dispersion der Flüssigkeit im Gas zerstreut.

Im wesentlichen entspricht das Vernebelungsverfahren und die Vernebelungsanordnung der vorliegenden Erfindung dem Verfahren und der Vorrichtung der erwähnten DE-OS 27 39 064,

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jedoch bestehen die erfindungsgemäßen kapillaren Flüssigkeitsdurchgänge und -Auslaßöffnungen der Flüssigkeitsnachführleitung aus einer ungeheuren Vielzahl von Kapillarien innerhalb eines relativ gleichmäßigen mikroporösen Elements mit einer Offen-^ellstruktur, d. h. mit einem Aufbau, der unter Betriebsbedingungen für die Flüssigkeit permeabel ist. So beruht diese Erfindung statt auf dem engen Abstand zwischen zwei Scheiben oder einer begrenzten Anzahl coplanarer Einschnitte, die in die Fläche einer Scheibe eingedrückt oder eingeritzt sind als Flüssigkeitsdurchgänge und Ausgangsöffnungen auf mikroporösen Kapillarelement, das eine ungeheure Vielzahl von sich durch dieses hindurch erstreckenden Poren enthält, die miteinander in Verbindung stehen können und an den Oberflächen des Elementes in Form von kapillaren Ausgangsöffnungen offen sind. Solche Elemente können so hergestellt werden, daß sie eine Vielzahl von gleichförmigen Poren jeder erforderlichen mikroskopischen Größe ergeben und sind im Handel beispielsweise von der erwähnten Firma Millipore Corporation erhältlich. Verschiedene Kapillargrößen sind für die unterschiedlichen Flüssigkeiten mit unterschiedlichen Oberflächenspannungen und Viskositäten und gleichfalls für die unterschiedlichen Filterungseigenschaften erforderlich, wenn eine Filterung der Flüssigkeit nötig ist.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert; in der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 in auseinandergezogener Darstellung die Elemente einer Ausführung eines erfindungsgemäßen Verneblers,

Fig. 2 einai schematischen Teilschnitt durch den Vernebler nach Fig. 1 in zusammengebautem Zustand,

Fig. 3 eine perspektivische Darstellung eines einheitlichen Mischelements zur Verwendung im Vernebler nach Fig. 1,

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Pig. 4, schematische Schnittdarstellungen anderer Aus-5 und 6 führungen nach der vorliegenden Erfindung,

Jig. 7 einen Schnitt durch den Vernebler nach Fig. 6 längs Linie 7-7·

Mit Kapillarverneblern nach der vorliegenden Erfindung, aber auch solchen nach der DE-OS 27 59 064- wird eine Flüssigkeit, beispielsweise Wasser,filmförmig ausgebreitet und in einem Treibgas, beispielsweise Luft,in Form einer kontinuierlichen, gleichförmigen, stabilen und ultrafeinen Dispersion verteilt, die das Aussehen eines natürlichen Nebels besitzt und die Flüssigkeit in Form von Teilchen enthält, die einen geometrischen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 3 /um enthält. Das wird dadurch erreicht, daß die Flüssigkeit drei verschiedenen zusammenwirkenden Kräften unterworfen wird, die die Flüssigkeit dazu bringen, daß sie von dem Flüssigkeitsbehälter ausströmt,in den dünnstmöglichen zusammenhängenden Film ausgezogen wird und in dem Treibgas als ultrafeine Dispersion verteilt wird; zwischen der Nachschubrate und der Dispergierung der Flüssigkeit wird ein Gleichgewichtszustand hergestellt, der durch die Schwerkraft, durch Vibration oder durch externe Kräfte nicht beeinflußt wird.

Der erfindungsgemäße Vernebler enthält ein Mischelement mit dünnen oder engen Flüssigkeitsdurchgängen in seinem Inneren, die zur Führung der Flüssigkeit als dünnen Flüssigkeitsstrom ausgelegt sind und mit kapillaren Flüssigkeitsmundstücken oder -Ausgängen, die sich von den Flüssigkeitsdurchgängen auf eine Filmbildungsfläche öffnen. Das Mischelement enthält weiterhin ein Treibgasmundstück, das eine Kante der Filmfläche umfaßt, die genügend weit von dem Flüssigkeitsauslaß oder der Flüssigkeitsaustrittsöffnung entfernt ist, um den dünnen, aus den Flüssigkeitsmundstücken oder -Auslassen austretenden Flüssigkeitsstrom, der an der Filmbildungsfläche anhängt, dazu zu

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bringen, über die Filmbildungsflache zu fließen und dabei einen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm zu bilden, der noch dünner als der dünne, aus den Flüssigkeitsausgängen oder -Austrittsöffnungen austretende Flüssigkeitsstrom ist und seinen dünnstmöglichen noch zusammenhängenden Zustand an der Kante der Filmbildungsfläche erreicht, die das Gasmundstück bildet. An diesem Punkt wird der dünne Flüssigkeitsfilm in den Treibgasstrom hineingezogen, der durch den das Gasmundstück umfassenden Gasdurchlaß fließt.

Die drei Einzelkräfte, die auf die Flüssigkeit in dem erfindungsgemäßen Vernebler einwirken sind

1) eine ausreichende, auf den Flüssigkeitssteigstrom hinter dem Flüssigkeitsaustritt ausgeübte Druckkraft zur Überwindung der Kapillarkräfte, die die Flüssigkeit innerhalb des (der) Flüssigkeitsdurchlasses(-durchlässe) und/oder des (der) Flüssigkeitsauslasses(-auslässe) zurückhalten, um die Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsauslässen herauszudrücken ,

2) die Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungsf lache, die die aus den Flüssigkeitsauslässen austretende Flüssigkeit dazu bringt, sich an die Filmbildungsfläche anzuhängen und darüber hin zu verteilen, und

3) die Kohäsionskraft, die

a) den dünnen Flüssigkeitsfilm dazu bringt, seinen Zusammenhang zu bewahren, wenn die Flüssigkeit über die Filmbildungsfläche gezogen wird und

b) die von der Kante der Filmbildungsfläche am Gasauslaß sich in den Treibgasstrom entfernende Flüssigkeit dazu bringt, die nachfolgende Flüssigkeit zur Kante der Filmbildungsfläche hin zu ziehen. Ein Gleichgewichtszustand wird zwischen der Nachführrate der Flüssigkeit zur Filmbildungsfläche und der Entfernungsrate der Flüssigkeit von der Filmbildungsfläche erreicht, um die

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auf der Filmbildungsfläche in Form eines kontinuierlichen Filmes befindliche Flüssigkeit zwischen den Flüssigkeitsauslässen zum Gasauslaß in diesem Zustand zu bewahren. Der dünnstmögliche kontinuierliche Film auf der Filmbildungsfläche erzeugt den feinstmöglichen ununterbrochenen Nebel. Ein solcher bevorzugter Gleichgewichtszustand kann dadurch erreicht werden, daß entweder die Nachführrate der Flüssigkeit herabgesetzt oder die Gasströmungsrate heraufgesetzt wird, bis der Flüssigkeitsfilm unterbrochen wird; dieser Zustand zeigt sich durch unterbrochene oder pulsierende Nebelabgabe. Daraufhin wird die Flüssigkeitsnachführrate leicht erhöht oder die Gaszuströmrate leicht vermindert bis sich eine kontinuierliche Nebelabgabe einstellt.

V/enn der äußerst dünne Flüssigkeitsfilm von der Filmbildungsfläche im wesentlichen gleichzeitig mit der Dispergierung des Gasflusses in ein größeres Aufnahmegefäß oder in den offenen Raum zu dem Gasstrom hin gezogen wird, verteilt die Ausdehnung des Gases den dünnen Flüssigkeitsfilm in Form feiner Teilchen und verhindert, daß die feinen Flüssigkeitsteilchen zu größeren Tröpfchen zusammenwachsen.

Die vorliegende Erfindung beruht demnach auf der Einführung eines neuen Elementes zur Verschaffung der kapillaren Flüssigkeitsdurchgänge und -Ausgangsöffnungen für pneumatische Vernebler der in der genannten DE-OS besprochenen Art. Dadurch ergeben sich folgende Vorteile:

a) es werden eine sehr große Anzahl gleichmäßig verteilter, miteinander verbundener kapillarer Flüssigkeitsdurchgänge und -Ausgangsöffnungen erhalten, die alternative Flüssigkeit swege darstellen, wenn Teile davon durch mit der Flüssigkeit mitgerissene feste Verunreinigungen blockiert werden,

b) das Element ist in verschiedenen bekannten kapillaren Größen erhältlich, um erforderlichenfalls genaue Filterungs-

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eigenschaften zu erzielen, und

c) die Elemente sind untereinander austauschbar und ersetzbar, wenn notwendig oder wünschenswert.

Kleine Ausgangsöffnungeriiür die Flüssigkeit sind wesentlich für die beschriebenen Vernebler, da die Kapillarkraft die Flüssigkeit in den Durchlässen oder Durchgängen bei sehr kleinen Ausgangsoffnungen zurückhält, bis die zusammenwirkenden Zug- und Druckv/irkungen der verschiedenen anderen auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte die Kapillarkraft überwiegen. Je kleiner die Ausgangsoffnungen für die Flüssigkeit sind,um so größer ist die Kapillarkraft, und demzufolge müssen die zusammenwirkenden Zug- und Druckwirkungen der verschiedenen

auch umso größer anderen auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte/sein_,um die Flüssigkeit aus den Auslassen zu drücken und zu schieben. Die zum Ausfließen der Flüssigkeit aus den sehr kleinen Kapillar-Ausflußöffnungen erforderliche Kraft kann größer sein als die Gesamtwirkung der zusammenwirkenden Zug- und Druckeffekte auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchlässen und -Auslassen, die aus folgenden Kräften herrühren:

a) von der Kohäsionskraft, die die Flüssigkeit über die Filmbildungsfläche zieht,

b) von der Adhäsionskraft, die die Flüssigkeit auf die Filmfläche zujzieht,

c) von der Schwerkraftwirkung auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchlässen und -Auslässen, und

d) von dem Unterschied zwischen dem Flüssigkeitsdruck hinter den Auslässen und dem Umgebungsdruck an der Einmündung der Flüssigkeitsauslässe.

Wenn die Stärke der die Flüssigkeit in den kleinen Flüssigkeitsdurchlässen und -Auslässen zurückhaltenden Kapillarkraft größer ist als die Gesamtwirkung der vereinigten Zug- und Druckwirkungen auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsdurchlässen und -Auslassen, die von Adhäsionskraft, Kohäsions-

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kraft, Schwerkraft und dein unterschiedlichen Druck herrühren, fließt die Flüssigkeit nicht aus den Flüssigkeitsauslässen aus. Infolgedessen ist es möglich, durch die Verwendung genügend kleiner oder enger Flüssigkeitsauslaßöffnungen die Zuführung von Flüssigkeit an die Filinbildungsflache mit einer einstellbaren, stabilen und sehr geringen Flußrate durchzuführen,ohne Rücksicht auf die Zugwirkung der Kohäsionskraft und/oder der Zugwirkung der Adhäsionskraft und/oder der Wirkung des Umgebungsdrucks an der Hündung des Flüssigkeitsauslassen, indem einzufließt, fach die Rate, mit der Flüssigkeit den Flüssigkeitsdurchlässen gesteuert wird und zwar mit einem ausreichenden Druck,um die Flüssigkeit dahindurch zu drängen. Die Nachführung der Flüssigkeit an die Filmbildungsfläche mit einer einstellbaren stabilen geringen Flußrate durch einfaches Regulieren der Rate, mit der die Flüssigkeit den Flüssigkeitsdurchgängen und -Ausgangsöffnungen zugeführt wird, wäre nicht möglich, wenn die Flüssigkeitsausgangsöffnungen nicht den kritischen geringen Wert hätten, wie er hier beschrieben ist. Der Grund dafür ist folgender: Wenn Flüssigkeit mit einer gesteuerten niedrigen Rate Flussigkeitsaustrittsoffnungen zugeführt wurde, die nicht die notwendige kritische Kleinheit besäßen, so würdW^dTe Kohäsionskraft zwischen der an dem Gasaustritt von der Filmbildungsfläche entfernten oder abgezogenen Flüssigkeit und dem Flüssigkeitsfilm auf der Filmbildungsfläche Flüssigkeit aus dem Inneren der Flüssigkeitsdurchlässe abgezogen werden, d. h. es würde sich ein Tunnel in die Flüssigkeitsauslaßöffnungen hinein ergeben. Die genannte Kohäsionskraft zieht ja die Flüssigkeit von den Flussigkeitsaustrittsoffnungen über die Filmbildungsfläche zu dem Gasaustritt hin und wirkt dabei mit der Adhäsionskraft und^bei nach unten geneigten Flüssigkeitsaustrittsöffnungen,mit der Schwerkraft zusammen. Wenn Flüssigkeit mit gesteuerter Rate den Flüssigkeitsmundstücken zugeführt wird, so wird die durch die genannte Kohäsionskraft abgezogene Flüssigkeit schneller aus der Mündung der Flussigkeitsaustrittsoffnungen abgezogen als solche den

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Flüssigkeitsaustrittsöffnungen nachgeführt, bis das Innere der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen bis zu einer gewissen Tiefe innerhalb der Flüssigkeitsdurchlässe geleert wird, und die Flüssigkeit hört dann auf, aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen auszufließen. Daraufhin wird die mit der gesteuerten niedrigen Rate in die Flüssigkeitsdurchlässe hinein fließende Flüssigkeit die Flüssigkeitsmundstücke wieder auffüllen und schließlich Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsmundstücken auf die Filmbildungsfläche austreten lassen. Wenn die Flüssigkeit auf der Filmbildungsfläche mit dem aus dem Gasaustritt ausfließenden Gasstrom in Berührung kommt, wird die Flüssigkeit auf der Filmbildungsfläche wieder in den Gasstrom hineingezogen und die Zugkraft zwischen der von der Filmbildungsfläche abgezogenen und der auf der Filmbildungsfläche befindlichen Flüssigkeit wieder hergestellt, so daß der beschriebene Zyklus wieder beginnt. Im Endergebnis wird der Betrieb des pneumatischen Verneblers impuls- oder stoßweise vor sich gehen.

Die Tatsache, daß bei kritisch kleinen kapillaren Flüssigkeitsaustrittsöffnungen Flüssigkeit der Filmbildungsfläche mit einstellbar niedriger Flußrate zugeführt werden kann, wobei die Flußrate stetig und kontinuierlich ist, ohne Rücksicht auf die Raumrichtung der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen oder die Stärke der Adhäsions- und Kohäsionskräfte, ermöglicht es, die Flußrate so einzustellen, daß sie geringer ist als die Rate, mit der die Kohäsionskräft zwischen der an dem Gasaustritt abgezogenen Flüssigkeit und der auf der Filmbildungsfläche verbleibenden Flüssigkeit solche aus den Flüssigkeitsaustritts öffnungen nachziehen kann. Dieser Unterschied der Strömungsraten ermöglicht es, die Flüssigkeit auf der Filmbildungsfläche zu einem stabilen außerordentlich dünnen Flüssigkeitsfilm auszubreiten oder auszuziehen.

Als entscheidend für die beschriebene Erfindung ergibt sich, daß die Flüssigkeitsaustritte oder -Austrittsöffnungen so

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genügend klein sind, daß die Gesamt-Zug- und -Druckwirkung der verschiedenen außer der Kapillarkraft auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen einwirkenden Kräfte so eingestellt werden kann, daß sie kleiner als die Wirkung der Kapillarkraft ist, d. h., daß eine Einstellung möglich ist, die eine Unterbrechung des Flüssigkeitsstromes an der Mündung der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ergibt. Die kritischen Abmessungen für die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen bei irgendeiner besonderen Anwendung hängen von der Beziehung zwischen der Größe der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen und der Größe der Kapillarkraft, der Größe der auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ausgeübten Zugwirkung der Kohäsionskraft, die die Flüssigkeit über die Filmbildungsfläche zieht, von der Größe der auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ausgeübten Wirkung der Adhäsionskraft zwischen der Flüssigkeit und der Filmbildungsfläche, von der positiven oder negativen Stärke der Schwerkraft längs der Achse der Flüssigkeitsaustrittsöffnung und von der positiven oder negativen Kraftdifferenz, die durch die unterschiedlichen Drücke der Flüssigkeit hinter den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen und dem Umgebungsdruck an der Mündung der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen entsteht, ab.

Eine zusätzliche Folge der Tatsache, daß die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen so genügend klein sind, daß die Gesamtzug- und-Druckauswirkungen der auf die Flüssigkeit in den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen einwirkenden verschiedenen Kräfte mit Ausnahme der Kapillarkraft so eingestellt werden können, daß sie kleiner als die Kapillarkraft sind, besteht darin, daß die erfindungsgemäßen pneumatischen Vemebler in jeder möglichen Richtung, wie z. B. direkt nach unten und auch unter Vibration betrieben werden können. Da die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen der erfindungsgemäßen pneumatischen Vernebler die hier definierte kritische Größe besitzen oder noch kleiner sind, fließt die Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen nicht mit einer größeren als der ge-

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steuerten Nachschubrate aus. Diese Tatsache in Übereinstimmung mit der Tatsache, daß ds Adhäsionskraft zwischen Flüssigkeit und Filmbildungsfläche die auf dieser Fläche befindliche Flüssigkeit an dieser Fläche anhängen läßt, verhindert, daß Flüssigkeit tröpfchenweise aus dem pneumatischen Vernebler austritt, welche Richtung im Raum dieser Vernebler auch immer einnehmen kann oder ohne Rücksicht darauf, daß eine Vibration vorliegt, solange die Nachführrate der Flüssigkeit nicht die Rate übersteigt, mit der Flüssigkeit durch den Gasstrom von der Filmfläche abgezogen wird.

Die Erfindung beruht auf -der Entdeckung, daß die Größenanforderungen für die Flüssigkeitsaustrittsöffnungen von pneumatischen Verneblern dieser Art zufriedenstellend und äußerst vorteilhaft/aurcn die Verwendung eines mikroporösen Elementes oder eines solchen Filters der Art, wie sie im Handel für Filterzwecke im Ultrafein- oder mikroskopischen Filterbereich erhältlich sind. Solche Elemente sind in Form von Blättern oder Plembranen in unterschiedlicher Stärke bis zu einer Stärke von 125 bis 150 /um erhältlich und umfassen ein Gerüst oder ein Schwammsystem aus reinen, biologisch inerten Zelluloseestern oder verschiedenartigen polymeren Materialien, durch das sich ein miteinander verbundenes kapillares Porensystem in allen Richtungen erstreckt. Die Elemente sind mit verschiedenen, genau bestimmten mittleren Porengrößen bis hinunter zu einer Porengröße von etwa 25 ran erhältlich und besitzen eine hohe Porosität. Der Porenanteil beträgt etwa 84- % des Gesamtvolumens. Die Elemente haben dnen hohen Permeabilitätsgrad und erlauben damit hohe Durchflußraten oder Strömungsraten für Flüssigkeiten und Gase. Ebenfalls besitzen diese Elemente ausgezeichnete Rückhalte- oder Filtereigenschaften für mit den durchgeleiteten Flüssigkeiten oder Gasen mitgerissene feste Teilchen, wobei die Minimalgröße der zurückzuhaltenden festen Teilchen durch die mittlere

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Porengröße des jeweiligen ausgewählten mikroporösen Elementes bestimmt ist. Die mikroporösen Elemente bestehen aus einep sehr großen Vielzahl von miteinander verbundenen Poren pro Flächeneinheit, so daß eine sehr große Zahl von festen Teilchen oder Verunreinigungen an den Eingängen der durch die Elemente reichenden Poren zurückgehalten oder gefaßt werden können, ohne die Durchflußrate der durchgeleiteten Flüssigkeit oder des durchgeleiteten Gases wesentlich zu reduzieren, da immer wieder eine Vielzahl von willkürlich verteilten Alternativwegen durch die Dickenrichtung des Elementes zur Verfügung steht.

Fig. 1 und 2 zeigen ein einheitlich aufgebautes Verneblergerät, das über Ventile mit einstellbaren Flüssigkeits- und Gasquellen verbindbar ist,um eine Feinzerstäubung der Flüssigkeit in Form eines ultrafeinen stabilen Nebels zu erreichen. Das Gerät 10 umfaßt eine kreisförmige Grundplatte 11 mit einer Zentralöffnung 12, die mit einer pneumatischen Leitung 13 verbindbar ist,und mit einer außerhalb der Mitte angebrachten Öffnung 14, die mit einer Flüssigkeitsnachführröhre 15 verbindbar ist. Die Grundplatte 11 ist dicht mit einer kreisförmigen Deckplatte 16 verbunden und zwar geschieht die Abdichtung mittels einer äußeren kompressiblen Ringdichtung 17 und einer inneren kompressiblen Scheibendichtung 18. Zwischen dieser und der Unterfläche der Deckplatte 16 werden eine kreisförmige mikroporöse Scheibe 19 und eine kreisförmige Filmbildescheibe 20 eingeschlossen. Vier Schrauben 21 und vier Muttern 22 dienen zur Verbindung der Platten 11 und 16 mit einstellbarer Druckkraft infolge der Kompressibilität der Dichtungen 17 und 18. Die Platten 11 und 16 und die Scheibendichtung 18 sind mit Zentralöffnungen 12, 23 bzw. 24 versehen und die Scheiben 19 und 20 sind gleichfalls mit zentralen Öffnungen 25 bzw. 26 versehen, wobei die letzteren einen geringeren Durchmesser als die Öffnungen 23, 24 und 12 aufweisen und eine begrenzte scharfkantige Gasmündung oder eine

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Gasausflußöffnung bilden, durch welche das Gas aus der pneumatischen Leitung 13 hindurchtreten muß. Die Öffnung 25 in der mikroporösen Scheibe 19 besitzt einen wesentlich größeren Durchmesser als die Öffnung 26 der Filmbildungs-

die

scheibe 20. Die Flüssigkeit, die durch die sehr große Vielzahl von kapillaren Flüssigkeitsdurchlässen bildenden Poren 28 der mikroporösen Scheibe 19 hindurchtritt, tritt durch die zahlreichen winzigen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen aus, die die Poren umfassen, die an der zentralen Öffnung 25 freigelegt sind. Die Flüssigkeit gelangt dann auf die Filmbildungsfläche 29 der unten liegenden Scheibe 20 innerhalb der Öffnung 25 der Deckscheibe 19 und liegt als dünne Schicht auf der Fläche 29 im Mittelabschnitt der Scheibe (gebrochene Linien in Fig. 1), während sie zur durch die Mittelöffnung 26 gebildete! Kante der Filmfläche gezogen wird. Die Mittelöffnung 26 bildet dabei eine Begrenzung der Gasleitung.

Alle fünf genannten Zentralöffnungen sind in dem zusammengesetzten Gerät koaxial angeordnet und bilden einen Durchflußweg für den Gasstrom. Der Gasstrom durch die am weitesten eingeschnürte Öffnung 26, die das Gasmundstück darstellt, bringt das Gas dazu, eine Einschnürung in einem Abstand von der Öffnung 26 zu bilden, der etwa der Hälfte des Durchmessers der Öffnung entspricht und dann in der Weise auseinanderzulaufen, wie es gestrichelt in Fig. 2 angedeutet ist.

Der durch die Dichtungen 17 und 18 zwischen den Platten und 16 gebildete Raum ergibt eine ringförmige Kammer 27, zu der durch die Nachführröhre 15 zugeführte Flüssigkeit hinzutreten kann.

Die kreisförmigen Scheiben 19 und 20 mit den miteinander ausgerichteten Mittelöffnungen 25 und 26 haben zusammenpassende Oberflächen, die in dichtendem Eingriff miteinander liegen.

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Die oben liegende mikroporöse Scheibe 19 ist mit einer großen Vielzahl gleichförmiger Poren versehen, die -Flüssigkeitsdurchlässe zwischen der Filmbildescheibe 20 und der unteren Fläche der Deckplatte 16 bilden und diese Durchlässe oder Poren haben Eingänge am Umfang der Scheibe 19 und stehen mit der Mittel-Öffnung 25 der Scheibe 19 mittels zahlreicher Flüssigkeitsaustritt söffnungen 30 in Verbindung, die in die Mittelöffnung 25 dem Filmbildungsflächenbereich 29 der Filmbildungsscheibe 20 benachbart münden. Wie erwähnt,ist die Filmbildungsfläche 29 in Fig. 1 durch gebrochene Linien und gleichfalls in Fig. angezeigt.

Im Betrieb wird ein Gas durch die pneumatische Leitung 13 so zugeführt, daß es kräftig durch die Öffnungen 12, 24-, 26, und 23 hindurchströmt und in die Atmosphäre austritt und dabei eine Einschnürung und einen ungehinderten Ausflußbereich bildet (Fig. 2). Eine Flüssigkeit wird mit gesteuerter Geschwindigkeit oder Strömungsrate durch die Nachführröhre der Ringkammer 27 zugeführt. In dieser ist sie dicht eingeschlossen, bis auf den Auslaß, der durch die Poren 28 der mikroporösen Scheibe 19 besteht. Diese Poren bilden sehr enge Flüssigkeitsdurchlässe oder -Kapillaren durch die Scheibe 19 und die Austrittsöffnungen 30 dieser Durchlässe liegen an der zentralen Scheibenöffnung 25. Der Flüssigkeitsdruck sorgt für einen kontinuierlichen Nachschub der Flüssigkeit, so daß die mikroporöse Scheibe mit Flüssigkeit gesättigt ist und die Flüssigkeit sich zu den Austrittsöffnungen 30,der Filmbildungsfläche 29 benachbart,erstreckt und diese Austritt söffnungen erfüllt. Wie in Fig. 6 dargestellt, wird die Flüssigkeit; zu der aufnehmenden Filmbildungsfläche 29 in dem Bereich zwischen den Zentralöffnungen 25 und 26 der Scheiben hingezogen und bildet einen äußerst dünnen Flüssigkeitsfilm mit einer Stärke von weniger als 0,25 mm (= 0,01 Zoll).

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Der dünne Flüssigkeitsfilm bedeckt die Filmbildungsfläche 29 und reicht bis zu der mittleren Gasdurchtrittsöffnung 26, wo er dem vorbeiströmenden Gasstrom aus der pneumatischen Leitung I3 ausgesetzt ist. Der dünne Flüssigkeitsfilm wird sofort in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitspartikeln zerlegt, wobei die Partikel einen geometrischen mittleren Durchmesser von 3 /um oder weniger aufweisen und durch die Öffnung 25 durch das Treibgas in Form eines stabilen Nebels getragen werden, wie es in Fig. 2 angedeutet ist. In der in Fig. 2 dargestellten Ausführung tritt der dünne Flüssigkeitsfilm in den Gasstrom ein, wenn dieser seiner Einschnürungsstelle nahekommt und die Flüssigkeit wird zu einer ultrafeinen Dispersion reduziert. Danach dehnt sich das Gas in der dargestellten Weise aus und fließt ungehindert infolge der abgeschrägten Form der Öffnung 23 der Deckplatte 16 in die Atmosphäre aus. Wenn die Öffnung 23 nicht die abgeschrägte Form aufweist,könnte der Gasstrom die Innenfläche je nach Gasdruck und Stärke der Platte 16 berühren. Dadurch würden die dispergierten Flüssigkeitspartikel diese Fläche benetzen, in die Öffnung 25 zurückfließen und in der Öffnung über der Scheibe 19 könnte ein Unterdruck entstehen.

Die Filmbildungsscheibe 20 in Fig. 1 und 2 besteht vorzugsweise aus glattem nicht^rostendem Stahl mit einer Stärke von wenigstens 0,25 mm (= 0,01 Zoll), um ein Ausbiegen der Scheibe zu verhindern. Wegen des engen Stützkontaktes zwischen den Scheiben 19 und 20 und der Platte 16 kann keine Flüssigkeit dazwischen hindurchtreten und die Flüssigkeit ist dazu gezwungen, die mikroporöse Scheibe 19 zu durchströmen.

Es hat den Anschein, daß die verbesserte Wirkung des vorliegenden Verneblergerates durch eine Anzahl wichtiger zusammenwirkender Eigenschaften erzielt wird. Erstens läßt der konstante Nachschub der Flüssigkeit durch die große Vielzahl gleichförmiger Kapillaren der mikroporösen Scheibe 19 die Flüssigkeit aus den Öffnungen 30 in dem Bereich der

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zentralen Scheibenöffnung 25 mit gleichförmiger konstanter Rate,ohne Rücksicht auf die Ansammlung einer wesentlichen Anzahl fester Verunreinigungen in der Scheibe 19 oder an ihrem Umfang,austreten und läßt die Flüssigkeit über die Filmbildungsfläche 29 als sehr dünne Flüssigkeitsschicht oder dünner Flüssigkeitsfilm gezogen werden, der eine Stärke von v/eniger als 25O/Um bis zur geringstmöglichenkontinuierlichen Stärke besitzt. Aus diesem Zustand wird die Flüssigkeit in eine große Vielzahl extrem feiner Flüssigkeitspartikel am Gasmundstück oder an der Gasaustrittsöffnung 26 zerteilt.

Eine zweite mitwirkende Eigenschaft der vorliegenden Geräte ist die Bereitstellung eines kontinuierlichen Gasstroms in einem Winkel gegenüber der Fließrichtung des Flüssigkeitsfilmes auf der Filmbildungsfläche 29, der vorzugsweise ein rechter Winkel ist. Der Gasfluß tritt durch die zentrale Scheibenöffnung 26 hindurch und zieht den dünnen Flüssigkeifcsfilm von der Fläche 29 an der zentralen Gasaustrittsöffnung 26 als außerordentlich dünne Flüssigkeitsschicht oder als außerordentlich dünnen Flüssigkeitsfilm ab und dispergiert die Flüssigkeit in die Form von sehr kleinen Partikeln. Da der der Gasaustrittsöffnung 26 benachbarte Flüssigkeitsfilm so außerordentlich dünn ist, wird er beim Hineinziehen und Getroffenwerden durch den Gasstrom zerteilt und bildet eine große Vielzahl von mikroskopischen Flüssigkeitspartikeln mit einem geometrischen mittleren Durchmesser von weniger als etwa 3 /um, die mit dem Gasstrom mitgerissen v/erden.

Eine dritte mitwirkende Eigenschaft nach der bevorzugten Ausführung ist die abrupte Einengung des Gasstroms, die durch die eine scharfkantige Gasaustrittsöffnung bildende Zentralöffnung 26 in der Scheibe 20 hervorgerufen wird. Der Gasstrom zieht sich bei seinem Durchfließen von dem weiten Bereich unterhalb der Scheibe 20 durch den engen Bereich der Öffnung 26 in der Scheibe 20 zusammen. Der Gasstrom zieht sich auch noch ein kurzes Stück jenseits der Scheibe

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weiter zusammen. Die Ebene der größten Zusammenziehung ist die Einschnürung des Gasstroms, die in Fig. 2 als der engste Abschnitt des dargestellten Gasstroms gezeigt ist. Der Gasstrom erreicht in diese?Ebene seine größte Geschwindigkeit und divergiert von da ab wieder. Da der Gasstrom alles mitreißt, was er beim Verlassen der Gasaustrittsöffnung 26 in der Scheibe 20 berührt, wird in dem Bereich der Austrittsöffnung 26 ein Unterdruck erzeugt, der der Kohäsionskraft zwischen der abströmenden Flüssigkeit und der auf der Oberfläche 29 dahingezogenen Flüssigkeit, den dünnen Flüssigkeitsfilm gegen die Öffnung 26 und in den Gasstrom hineinzuziehen. Die Rate, mit der der ^lüssigkeitfilm über die Filmbildefläche 29 und in den Gasstrom hineingezogen wird, hängt teilweise von den Eigenschaften der Flüssigkeit und teilweise von dem Druck ab, unter dem das Gas durch die Gasaustrittsöffnung 26 gedrückt wird, teilweise hängt sie auch von der Rate ab, mit der die Flüssigkeit der Flüssigkeitskammer 27 und von da durch die mikroporöse Scheibe 19 nachgeliefert wird. Der feinstmögliche Nebel wird dadurch erzeugt, daß die Abziehrate und die Nachführrate der Flüssigkeit zu der Flüssigkeitsfläche 29 in dem Gleichgewicht gehalten wird, das einen außerordentlich dünnen zusammenhängenden Flüssigkeitsfilm an der Fläche 29 in Nachbarschaft der Gasaustrittsöffnung 26 ergibt. Das wird dadurch bewerkstelligt, daß die Flüssigkeit durch die Leitung 15 mit einer langsamen, stetigen Rate unter leichtem , jedoch ausreichendem Druck nachgeführt wird, um dnen langsamen stetigen Flüssigkeitsstrom durch die mikroporöse Scheibe 19 und aus den Auslassen 30 an der Öffnung 25 auf die Filmbildungsfläche 29 zu erzwingen, von wo die Flüssigkeit über die Fläche 29 als sehr dünne Schicht oder ein sehr dünner Film durch die Kohäsionskräfte zwischen der von der Fläche 29 an der Gasaustrittsöffnung 26 abgezogenen Flüssigkeit und der auf der Fläche befindlichen Flüssigkeit gezogen wird, wobei die durch den Gasstrom erzeugte Saugwirkung unterstützend wirkt.

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Eine vierte mitwirkende Eigenschaft des vorliegenden Gerätes nach der bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der ungehinderte Durchtritt des Flüssigkeitspartikel führenden Gasstroms in die Atmosphäre oder in eine größere, dadurch zu versorgende Kammer. Das wird dadurch erreicht, daß in dem Weg des Gasstroms kein Teil oder kein Abschnitt des Gerätes vorhanden ist, der durch den divergierenden Gasstrom berührt werden könnte. Falls das Gerät eine Deckplatte oder ein anderes Element besitzt, die bzw. das über den zentralen Scheiben liegt und normalerweise von dem sich ausdehnenden Gasstrom berührt werden könnte, muß die Mittelöffnung einer solchen Deckplatte oder eines solchen anderen Elements ausreichend groß sein, oder die Platte muß genügend dünn sein oder die Öffnung muß nach außen abgeschrägt sein, wie in Fig. 2 dargestellt, um ein Anschlagen des Gasstroms an der Fläche der Platte oder des anderen Elements zu verhindern, bevor der Strom in die Atmosphäre entweicht. Wenn der expandierende Gasstrom an der Fläche der Platte oder einer anderen festen Fläche in der Nachbarschaft der Scheibenöffnungen anschlägt, würden die verteilten Flüssigkeitspartikel an dieser Fläche koagulieren und in ihrer Größe anwachsen, bis diese Fläche durch die Flüssigkeit benetzt ist und sich darauf Tröpfchen bilden. Viele dieser Tröpfchen würden von der Oberfläche, auf der sie sich bilden, durch das strömende Gas weggeblasen und die fein verteilten, in dem strömenden Gas enthaltenen Flüssigkeitspartikel mit relativ großen Tröpfchen "verunreinigen". Zusätzlich könnten beim Anschlagen des expandierenden Gasstroms an der Mittelöffnung der Deckplatte einige der Tröpfchen an den Seitenwänden der Mittelöffnung auf die Scheibe 19 hinunterlaufen, eventuell in die Mittelöffnung 25 eintreten und die Filmbildungsfläche 29 überschwemmen. Damit ergäbe sich eine zweite Quelle großer Flüssigkeitsteilchen in dem Gasstrom, da die Tropfchen,die in den Bereich der mittleren Scheibenöffnung 25 eintreten, den dünnen Flüssigkeitsfilm an der Filmbildefläche 29 ver-

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stärken, wodurch sich ein Überschwemmen der Gasaustrittsöffnung 26 und die Bildung übergroßer Tröpfchen in der Dispersion ergeben würde.

In man-chen Fällen, wenn die zu behandelnde Atmosphäre selbst in einem begrenzten Aufnahmegefäß enthalten ist, beispielsweise im Fall von Kraftfahrzeugvergasern, Gesichtsmasken, Inhalationsgeräten und dergleichen muß hinsichtlich der sich durch den ungehinderten Austritt des Flüssigkeit enthaltenden Gasstroms oder Nebels ein gewisser Kompromiß geschlossen werden, jedoch findet sich in allen Fällen die Flüssigkeit auf der Filmbildefläche 29 in Form eines sehr dünnen Films mit einer Stärke von weniger als 250 /um (= 0,01 Zoll) wenn der Gasstrom die Flüssigkeit an der Austrittsöffnung 26 berührt. Das Gas strömt dann in einen größeren Bereich, so daß das Gas sich zumindest über ein gewisses Stück seines Weges ausdehnen kann, so daß mindestens ein wesentlicher Anteil der feinen Flüssigkeitsteilchen weit verteilt werden kann.

Wie bereits erläutert, bewirkt der Durchtritt des Gasstroms von einem großen oder weiten Raum in einen begrenzten engen Raum, wie es bei dem Durchtritt von dem Raum unterhalb der Scheibe 20 durch die scharfkantige begrenzte Mittelöffnung 26 derselben in den größeren Raum im Bereich der Öffnung der Fall ist, die Bildung einer Einschnürstelle und dann einer, wesentlichen Verbreiterung des Gasstromes mit entsprechender Gasdruckerniedrigung. Der dünne Flüssigkeitsfilm wird in den Gasstrom in der Nachbarschaft der Einschnürsteile hineingezogen. Dadurch wird der bereits dünne Flüssigkeitsfilm durch das sich schnell bewegende Gas in der Einschnürstelle auseinandergerissen mit der resultierenden Bildung von außerordentlich feinen Flüssigkeitspartikeln bis zum oifensichtlichen Ausschluß von Flüssigkeitspartikeln mit einer Größe von mehr als 20 yum Durchmesser und wahrscheinlich sogar

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bis zum Ausschluß von Flüssigkeitsteilchen mit mehr als 10 yum Durchmesser. Die Flüssigkeitspartikel werden durch die Ausdehnung des Gasstroms nach der Einschnürstelle un- . mittelbar verteilt. Die ausgestoßene Flüssigkeitsdispersion hat die Beschaffenheit eines feinen stabilen Nebels.

Eine wichtige Forderung für die vorliegende Erfindung ist ein im wesentlichen kontinuierlicher und genügend rascher Gasstrom, so daß der Flüssigkeitsfilm von der Kante der Filmbildefläche 29 an der Austrittsöffnung 26 weg geblasen wird, wodurch ein Abziehen von Flüssigkeit mit einer in der Regel gleichmäßigen Rate über die Fläche 29 von den Auslaßöffnungen 30 der mikroporösen Scheibe 19 erreicht wird.

Vorzugsweise stehen Gas- und Flüssigkeitsvorrat unter Druck·, dies ist jedoch dann nicht notwendig, wenn ein Unterdruck in dem Gefäß oder der zu behandelnden Atmosphäre herrscht, wie beispielsweise bei einem Kraftfahrzeug-Ansaugrohr. Der Ansaugrohrunterdruck erzeugt eine Saugwirkung in dem Bereich der Gasaustrittsöffnung 26 und der- Flüssigkeitsauslässe 30, so daß das Gas, d. h. die Luft, durch die Austrittsöffnung gesaugt wird und die Flüssigkeit, d. h. das Benzin durch die zugehörigen Auslässe gesaugt und in dem Luftstrom zur Vergasung und vollständigen Verbrennung verteilt wird.

In Fig. 3 ist eine weitere mikroporöse Scheibe 31 dargestellt, die als Ersatz für die Scheiben 19 in Fig. 1 und 2 dienen kann. Die Scheibe 31 ist mit der Scheibe 20 aus Darstellungsgründen in umgekehrter Lage gezeigt. Die Filmbildungsscheibe 20 besitzt eine glatte Oberfläche und eine kleine Mittelöffnung 26 (die Gasaustrittsöffnung), während die mikroporöse Scheibe 31 eine größere Mittelöffnung 32 und eine mikroporöse Fläche 33 aufweist, die eine Vielzahl von miteinander verbundenen Poren 34 von gleichförmiger Größe und Tiefe umfaßt, die von einer Vielzahl von Spitzen oder Plateaus 35 von gleichartiger

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Höhe umgeben sind und so das Mikroporennetz bilden. Derartige Scheibenflächen können durch Sandblasen oder sonst durch chemisches oder mechanisches Ausarbeiten der Fläche in gleichförmiger und gesteuerter Weise gebildet werden, wodurch die ursprüngliche Stärke der Scheibe im wesentlichen in den voneinander getrennten Bereichen der Hochflächen oder Plateaus 35 erhalten bleibt, die durch Täler oder tiefer gelegene Bereiche umgeben sind, welche die miteinander verbundenen Poren 34 bilden und sich von dem Umfang der Scheibe bis zur zentralen Öffnung in der dargestellten Weise erstrecken. Gleichförmig gerauhte Flächen dieser Art können infolge ihrer Porosität Flüssigkeit aufnehmen und sind besonders wegen der großen Vielzahl von Flüssigkeitsöffnungen gegen Verstopfung gesichert, . da die Öffnungen alternative Wege oder Durchlässe für die Flüssigkeit ergeben. Wenn die mikroporöse Fläche 33 eng gegen die glatte Fläche der unteren Scheibe 20 gepreßt wird, bilden die Oberflächenporen 34- Flüssigkeitsdurchlässe mit Einlassen an dem Außenumfang der Scheibe 31 und Auslassen an der Mittelöffnung 32 zur Filmbildefläche 29 der Scheibe 20 hin.

Brauchbare Flächen dieser Art können auch dadurch ausgebildet werden, daß die Scheibe 31 gegen eine Form oder Matritze mit einer dazu passend geformten rauhen Fläche gepreßt werden oder daß im Fall von aus Kunststoff bestehenden Scheiben die Scheibe mit einer Formfläche gebildet wird, die eine ebenfalls entsprechend geformte rauhe Fläche besitzt. Es sei darauf hingewiesen, daß dieFilmbildefläche 29, die einen Teil der Oberfläche der unteren Scheibe 20 bildet, die zwischen der Öffnung 32 der oberen Scheibe 31 und der Öffnung 26 liegt,nicht notwendigerweise glatt sein muß. Die Kohäsionskraft zwischen der in den Gasstrom abgezogenen Flüssigkeit und der noch auf der Filmbildefläche vorhandenen Flüssigkeit zieht diese Flüssigkeit sowohl über rauhe als auch über glatte Flächen.

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Alternativ kann eine Oberflächenporosität auf dem. erfindungsgemäßen mikroporösen Element dadurch gebildet werden, daß eine diskontinuierliche Schicht aus geeignetem Material mit einer Stärke von 0,25 mm oder weniger auf die Oberfläche der Scheiben oder Platten aufgebracht wird, statt daß Oberflächenmaterial von diesen Scheiben oder Platten abgetragen wird. Die sich ergebende Oberflächengestaltung ist im Aussehen und in der Funktion entsprechend der Scheibe 31 der Figur 4-j. indem beispielsweise die erhabenen Bereiche 34- flache eingeschnittene Bereiche oder Poren 35 umgeben und durch Auftragen eines gleichförmig dünnen diskontinuierlichen inerten Schichtmaterials, beispielsweise einem synthetischem Harz oder einem MetalL,auf die glatte Oberfläche der Scheibe gebildet werden. Das kann man beispielsweise dadurch ausführen, daß ein lichtempfindliches Harzgemisch verwendet wird, das durch ein Negativ belichtet wird und bei dem dann die nicht belichteten Bereiche, die den tiefer liegenden Bereichen 35 entsprechen, entfernt werden. Es können auch im Vakuum unter Verwendung einer Maske metallische Schichten abgelagert werden, wobei durch die Maske abgedeckte Bereiche den tieferliegenden Bereichen 35 entsprechen. Die diskontinuierliche Beschichtung kann auch durch eine Tüpfel-Beschichtungstechnik aufgebracht werden, bei der Tröpfchen eines geeigneten Gemisches auf die Fläche der Platte oder Scheibe aufgesprüht werden, um eine Vielzahl voneinander getrennter Spitzen 35 von gleichförmiger Höhe von etwa 0,25 ^mm oder weniger an der Gesamtoberfläche der Platte oder Scheibe zu bilden. Ein gleichartiges Ergebnis kann durch Aufbringen gleichförmig großer Teilchen von Sintermetall oder Sinterkunststoffpulver auf die Scheibenoberflächejbeispielsweise durch ein elektrostatisches Verfahren,und nachfolgendes Aufsintern der Teilchen aufeinander und auf die Scheibenfläche zur Bildung eines mikroporösen Netzes erreicht werden. Andere brauchbare Verfahren sind dem Fachmann nach der vaiiegenden Lehre naheliegend, wobei die wesentliche Forderung darin besteht, daß

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die gebildete Porosität genügend fein ist, um die jeweilige benutzte Flüssigkeit durch Kapillarwirkung zu halten.

In Fig. 4 und 5 sind alternative Bauarten von pneumatischen Verneblern dargestellt, die besonders für den Einsatz als Ölbrenner geeignet sind. Der Vernebler 36 in Fig. 4 umfaßt ein äußeres Gehäuse 37? das zylindrische Form haben kann. Innerhalb des äußeren Gehäuses 37 befindet sich eine innere Gasleitung oder -Röhre 39 mit einem Gasdurchlaß 40, dessen Eingang mit einer Druckgasquelle in Verbindung steht und dessen Ausgang eine Gasaustrittsöffnung 41 ist. Der Außendurchmesser der Röhre 39 ist wesentlich geringer als der Innendurchmesser des Gehäuses 37» so daß sich dazwischen ein ringförmiger Raum ergibt, der einen Flüssigkeitsdurchlaß 4-2 darstellt und an seinem Eingang mit einer Druckflüssigkeitsquelle in Verbindung steht und als Ausgang ein ringförmiges mikroporöses Kapillarelement 43 aufweist, das als flüssigkeitspermeable Dichtung zwischen dem Gehäuse 37 und Gasleitung 39 wirkt. Das Teil 4-3 ist gleichartig wie die mikroporöse Scheibe 19 nach Fig. 1 und 2 aufgebaut und besteht aus einem relativ starren Grundnetz, beispielsweise einem Filter aus Sinterbronzekügelchen und enthält gleichfalls eine große Vielzahl miteinander verbundener Poren, die miteinander Flüssigkeitsdurchlässe bilden, die sich im allgemeinen senkrecht zur Ebene der Filmbildefläche erstrecken und sich an der oberen Fläche 44- in Form einer großen Vielzahl kleiner Flüssigkeitsaustrittsöffnungen zur Atmosphäre hin öffnen. Diese AustrittsÖffnungen liegen benachbart und allgemein auf der gleichen Ebene wie die glatte ringförmige Filmbildefläche 38 der Gasleitung 39· Die obere Fläche 44 des mikroporösen Teiles 43 befindet sich auf der gleichen Ebene oder ist ein kleines Stückchen höher als die Filmbildefläche 38, so daß die aus dem Element 43 an der Fläche 44 austretende Flüssigkeit gegen die Gasaustrittsöffnung

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gezogen wird und einen sehr dünnen Film auf der Filmbildefläche 38 bildet, mit der sie eine gewisse Affinität besitzt. Das durch den Durchlaß 40 strömende Gas berührt den dünnen Flüssigkeitsfilm an der Innenkante der Filmbildefläche 58 an der Gasaustrittsöffnung 41 und verwandelt den Flüssigkeitsfilm in eine ultrafeine Dispersion. Die Kapillarität des Elements 43 ist so beschaffen, daß die Flüssigkeit auch bei umgekehrt stehendem Vernebler in den Kapillaren zurückgehalten wird, wenn die Flüssigkeit nicht aus den Kapillaren unter Druck ausgetrieben wird.

Der Vernebler 45 in Fig. 5 ist ähnlich dem Vernebler 36 in Fig. 4 aufgebaut und entsprechende Teile sind mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Ein äußeres Gehäuse 37 kann von zylindrischer Form sein und eine innere Gasleitung oder -Röhre 47 enthält einen Gasdurchlaß 40, es wird ein Flüssigkeitsdurchlaß 42 gebildet,an dessen Austrittsende ein mikroporöses Element 43 angebracht ist, das sich an seiner oberen Fläche 44 zur Atmosphäre hin öffnet. Der wesentliche Unterschied zwischen den Verneblern 45 und 36 besteht darin, daß die Gasleitung 47 eine begrenzte scharfkantige Gasaustrittsöffnung 48 besitzt, so daß die Filmbildefläche 49 sich über die innere Fläche 46 der Gasleitung 47 hinaus erstreckt. Die Bewegung oder die Strömung des Gases durch die begrenzte Gasaustrittsöffnung 48 erzeugt einen Einschnürbereich in dem Gasstrom ,so daß eine größere Zugwirkung auf den Flüssigkeitsfilm an der inneren Kante der Filmbildefläche 49 am Mundstück 48 ausgeübt wird und die bestmögliche ultrafeine Verteilung der Flüssigkeit in dem Gas erzeugt wird.

Falls die Vernebler nach Fig. 4 und 5 zur Erzeugung steriler Dispersionen verwendet werden, sollte das Element 43 ein mikroporöses Element mit ausreichend kleiner Porengröße sein und ein gleichartiges mikroporöses Element mit genügend kleiner Porengröße sollte als Hindernis oder Filter in die

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Gasleitung 39 oder 47 eingefügt werden, so daß die Flüssigkeit und das Gas an ihren Zuführwegen von Staub, Keimen, Mikroorganismen oder anderen winzigen Pestteilchen gereinigt wird. Da die mikroporösen Elemente das erforderliche Ausmaß gleichförmiger mikroskopischer Porosität besitzen können und hohe Strömungsraten erlauben, können säe in der beschriebenen Weise angebracht werden und jedes erforderliche hohe Ausmaß von Filtrierung sowohl der Flüssigkeit als auch des Gases unmittelbar vor der Dispergierung der Flüssigkeit in dem Gas erzeugen und dabei in beiden Materialien die Verunreinigung durch Feststoffe so gering wie nur irgend erreichbar halten.

Als Ölbrenner können die Geräte mit einer mit Abstand angebrachten Prallplatte,mit einem Verbrennungskegel und/oder mit einem äußeren Strömungsleitrohrelement versehen werden, wie in Fig. 5 und 6 der DE-OS 27 39 064 dargestellt. Solche Elemente erlauben die Zufuhr zusätzlicher Atmosphärenluft zur Verbrennung und schirmen den Vernebler und das mikroporöse Element gegen die Verbrennungswärme ab und verbessern die Wärmestrahlungseigenschaften des Brenners, wie es in der genannten Schrift dargelegt ist.

In Fig. 6 und 7 ist ein vereinfachter einheitlicher Vernebler

51 dargestellt, der für Einmalgebrauch geeignet ist. Der Vernebler 51 umfaßt ein einheitliches Metall- oder Kunststoffgehäuse 52, das ein ringförmiges mikroporöses Element 53 abdichtend umschließt, wobei das mikroporöse Element in Mittellage zwischen der Deckwand 54 und der Bodenwand 55 des Gehäuses angebracht ist. Die Bodenwand 55 d.es Gehäuses

52 ist mit einer kleinen Mittelöffnung versehen., die eine Gasaustrittsöffnung 56 aufweist und von dort erstreckt sich nach unten eine kurze Gasleitung 57> deren Innendurchmesser größer als die Gasaustrittsöffnung 56 ist und deren Außendurchmesser so ausgelegt ist, daß ein flexibler Gummi- oder

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- no -

Kunststoffschlauch dichtend angreifen kann, der mit einer einstellbaren Druckgasquelle verbunden ist. Innerhalb der Gasleitung 57 befindet sich wahlweise ein mikroporöses gasdurchlässiges Element 58» in der Nähe der Gasaustrittsöffnung 56, das zum Filterndes durchtretenden Gases, beispielsweise der Luft, dient, falls das notwendig ist. Die Bodenwand 55 ist noch mit einer sich am Umfang nach unten erstreckenden kurzen Flüssigkeitszuleitung 59 versehen, die sich in einen Ringraum oder eine Flüssigkeitskammer 60 öffnet, die um den Umfang des mikroporösen Ringelements 53 liegt, da der Außendurchmesser des mittig gelegenen Elements 55 geringer als der Innendurchmesser des Gehäuses 52 ist (^ig. 7). Der Außendurchmesser der Flüssigkeitsleitung 59 ist so ausgelegt, daß ein flexibler Gummi- oder Kunststoffschlauch dicht aufgeschoben werden kann, der mit einer einstellbaren Druckflüssigkeitsquelle verbunden ist. Schließlich ist die Deckwand 54-des Gehäuses 52 mit einer relativ großen Mitteiöffnung 61 versehen, deren Größe etwa der Hittelbohrung 52 des mikroporösen Teiles 53 entspricht und deren Rand in der Nähe der Mittelöffnung nach unten geneigt ist, so daß sich eine mittlere Haltekante ergibt, die an der Innenkante oder an der Ausgangsöffnungswand 63 des ringförmigen mikroporösen Elementes 53 anlegt. Dadurch wird dieses Element in der Mittellage in bezug auf die Gasaustrittsöffnung 56 gehalten.

Der pneumatische Vernebler 51 wirkt in der gleichen Weise wie die Vernebler nach Fig. 2 und 5; es wird eine Gasströmung erzeugt, die infolge ihres Durchtretens durch die scharfkantige eingeengte Gasaustrittsöffnung 56 eine Einschnürstelle aufweist. Wenn eine unter Druck stehende Flüssigkeit der ringförmigen Flüssigkeitskammer 60 durch die Flüssigkeitszuleitung 59 zugeführt wird, füllt diese die Kammer 60 aus und tränkt das mikroporöse Element 53 und wird innerhalb aller kapillaren Durchlässe absorbiert, die sich durch das Element 53 erstrecken. Wird zu diesem Zeitpunkt die Zufuhr von Flüssig-

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- ΆΛ -

keit unterbrochen, so wird die Flüssigkeit innerhalb des mikroporösen Elementes 53 durch kapillare Anziehung festgehalten und fließt nicht auf die obere Mittelfläche oder Filmbildefläche 64· der Bodenwand 55 aus, auch wenn das Gerät auf die Seite gestellt oder umgedreht wird.

Wenn nun die Zufuhr von Druckflüssigkeit wieder aufgenommen wird und unter Druck stehendes Gas durch die Gasleitung 57» durch das Filter 58 und die Austrittsöffnung 56 zugeführt wird, wird die Kapillarwirkung, die den Flüssigkeitsabrom hemmt, überwunden und Flüssigkeit fließt aus der großen Vielzahl von Mikroporen oder Flüssigkeitsauslässen aus, die an der Innenwand 63 des mikroporösen Elements 53 vorhanden sind. Die Flüssigkeit wird über die Filmbildefläche 64· gezogen, die eine Affinität für die Flüssigkeit aufweist, und zwar in Form eines sehr dünnen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilms, der dünner wird, wenn er sich zur Mittelkante der Filmfläche hin erstreckt, die die Gasaustrittsöffnung 56 enthält. Die Kraft des gefilterten Gasstromes zerteilt bei der Annäherung des Stromes an seine Einschnürstelle den dünnen Flüssigkeitsfilm in kleinste Partikel und bildet eine ultrafeine Dispersion. Ein solches Verneblergerät, beispielsweise in der Ausführung nach Fig. 6 und 7>kann so außerordentlich klein und ausreichend billig hergestellt werden, so daß ein Wegwerfen nach Einmalverwendung oder nach einer begrenzten Benutzungszeit verantwortet werden kann, d. h. das Verneblergerät kann auf einer abgedichteten Aerosol-Sprühdose mit einer Flüssigkeit und einem unter Druck stehenden Treibgas verwendet werden. Da mikroporöse Elemente zum Einsatz in Übereinstimmung.mit der vorliegenden Erfindung in jeder erforderlichen Größe hergestellt werden können, ist einer Verkleinerung des einheitlichen Nebelgerätes in der nach Fig. 6 oder 7 erklärten Bauart von daher keine einschränkende Grenze gesetzt.

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Es sei noch darauf hingewiesen, daß je nach den besonderen Anforderungen der Anwendung mikroporöse Elemente verschiedener Arten, Größen und mit verschiedenen Eigenschaften erfindungsgemäß eingesetzt werden können. Derartige Elemente sind im allgemeinen relativ steif, so daß sie einem Druck und einer Veränderung der Porengröße widerstehen, das ist jedoch dann nicht erforderlich, wenn das Element in fester unbelasteter Lage innerhalb eines Gehäuses oder eines anderen Behälters angebracht ist, vorausgesetzt, daß das Element so ausreichend steif ist, daß es einer größeren Verformung unter Einfluß des Flüssigkeitsnachschubdruckes widersteht.

Biologisch inerte mikroporöse Elemente können sowohl für den Flüssigkeitsnachschub als auch für den Gasnachschub erforderlich sein, wenn sterile Dispersionen gebraucht v/erden, wie es beispielsweise bei Inhalatxonstherapiegeraten, bei Befeuchtersystemen für Krankenhäuser, bei Inkubatoren usw. der Fall ist. Wenn jedoch eine Filtrierung der Flüssigkeit nicht nötig ist und das mikroporöse Element nur zur Bereitstellung der großen Vielzahl von Flüssigkeitskapillaren dient, die eine kapillare Haltewirkung gegen den Durchfluß oder das Herausfließen der darin enthaltenen Flüssigkeit in Abwesenheit von aufgebrachten Kräften bietet, können zahlreiche andere mikroporöse Materialien benutzt werden, vorausgesetzt sie sind im wesentlichen inert gegenüber den jeweiligen damit benutzten Flüssigkeiten und Gasen und sie sind nötigenfalls wärmebeständig. Als solche Materialien können feine Schwämme, sowohl natürliche wie auch synthetische Schwämme, dichte Gewebe, Filze, wärmebeständige Sintermetalle, wie sie gegenwärtig als Brennstoffilter in Ölbrennern benutzt werden, wärmebeständige poröse Keramikmaterialien, wie sie gegenwärtig bei Benzinfiltern benutzt werden und eine Vielzahl anderer inerter mikroporöser Materialien, dxe eine kapillare Anziehung für die jeweiligen Flüssigkeiten, mit denen sie verwendet werden sollen, ergeben.

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Eine notwendige Eigenschaft für die vorliegende Erfindung besteht darin, daß die Mikroporosität der Austrittsöffnungen des mikroporösen Elements oder Filters genügend fein oder eng sein soll, so daß die Flüssigkeit aus der Flüssigkeitsaustritt soff nung nicht herausgezogen wird, außer wenn dem flüssigkeitsgesättigten mikroporösen Element weitere Flüssigkeit zugeführt wird. Das heißt Flüssigkeit wird wegen der Kleinheit oder Feinheit der Flüssigkeitsaustrittsöffnungen nicht aus dem Inneren des mikroporösen Elements herausgezogen. Die zusammengesetzten Wirkungen der anderen auf die Flüssigkeit einwirkenden Kräfte außer der Kapillarkraft in Abwesenheit von Flüssigkeitsnachschub zu dem mikroporösen Element reichen nicht aus, um die den Flüssigkeitsstrom zurückhaltenden Kapillarkräfte zu überwinden. Folglich fließt Flüssigkeit nicht aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen auf die Filmfläche aus, es sei denn, Flüssigkeit wird dem mikroporösen Element zugeführt. Diese notwendige Eigenschaft, nämlich daß Flüssigkeit mit der gleichen stetigen Geschwindigkeit auf die Filmbildungsfläche aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen ausfließt, mit der weitere Flüssigkeit den Flüssigkeitsdurchlässen zugeführt wird, ist es, die einen Nachschub eines stetigen Flüssigkeitsstromes auf die Filmbildungsfläche mit gesteuerter niedriger Rate oder Geschwindigkeit ermöglicht. Diese Rate kann so eingestellt werden, daß sie geringer ist als die Rate,mit der die Kohäsivkraft zwischen der an der Gasaustrittsöffnung abgezogenen Flüssigkeit und der Flüssigkeit an der Filmbildungsfläche Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen herausziehen kann. Die Tatsache, daß flüssigkeit der Filmbildungsfläche mit einer stetigen Geschwindigkeit zugeführt werden kann, die geringer ist, als die Geschwindigkeit,mit der die Kohäsivkraft zwischen der an der Gasaustrittsöffnung abgezogenen Flüssigkeit und der Flüssigkeit an der Filmbildungsfläche Flüssigkeit aus den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen abzieht, macht es möglich, die Flüssigkeit auf der

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Filmbildungsfläche zu einem stabilen gestreckten außerordentlichen dünnen Flüssigkeitsfilm zu verdünnen. Diese notwendige Eigenschaft in Verbindung mit der Adhäsionskraft zwischen Flüssigkeit und Filmbildungsfläche ermöglicht den erfindungsgemäßen pneumatischen Verneblungsgeräten in jeder beliebigen Richtung, beispielsv/eise auch direkt nach unten, zu arbeiten und gleichfalls unter Vibration betrieben zu werden. Der gesteuerte Flüssigkeitsstrom durch die engen Flüssigkeitsaustrittsöffnungen kann durch eine Anzahl von Maßnahmen erreicht werden, die entweder den Druck der Flüssigkeit vor den Ausgangsöffnungen in bezug auf den Umgebungsdruck an der Mündung der Austrittsöffnungen steuern oder die die Rate steuern, mit der Flüssigkeit von genügendem Druck den Austrittsöffnungen zugeführt wird. Die Strömungsrate der Flüssigkeit durch die Durchlässe und Auslässe kann auch im Ganzen oder teilweise durch die Verwendung verschieden großer Auslässe gesteuert werden, selbstverständlich unter der Voraussetzung, daß sie in der beschriebenen V/eise genügend klein sind und daß der Flüssigkeitssteigdruck genügend hoch ist.

Die Erfindung bezieht sich also auf ein pneumatisches mikrokapillares Verneblergerät, das zur Zuführung eines Nachschubs von fließfähiger Flüssigkeit, wie Wasser, geeignet ist und das die Flüssigkeit in eine ultraf-eine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas, beispielsweise Luft,verwandelt. Der mikrokapillare Vernebler umfaßt ein Mischelement mit einer Flüssigkeitsleitung, die ein mikroporöses Kapillarelement mit einer Vielzahl von Flüssigkeitsdurchlässen und Austrittsöffnungen aufweist, eine Gaszuleitung mit einer Gasaustrittsöffnung und eine Filmbildungsfläche mit einer die Gasaustrittsöffnung bildenden oder umfassenden Kante, die mit den Flüssigkeitsaustrittsöffnungen in Verbindung steht. Die gesamte auf die Filmbildungsfläche fließende Flüssigkeit muß durch das kapillare Element hindurch-

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treten, injiem sie in Abwesenheit äußerer Kräfte zurückgehalten wird. Dadurch kann die Flüssigkeit im wesentlichen frei von unerwünschten festen Verunreinigungen von mikroskopischer Größe oder größer gehalten werden. Die Filmbildungsfläche besitzt eine Affinität für die Flüssigkeit und diese Affinität führt,verbunden mit der auf die Flüssigkeit einwirkenden Kohäsionskraft und dem ebenfalls auf die Flüssigkeit einwirkenden Druck,dazu, daß die Flüssigkeit aus dem Kapillarelement heraus und über die Filmbildungsfläche fließt, um einen kontinuierlichen dünnen Flüssigkeitsfilm auf der Filmbildungsfläche zu bilden, der zu der Kante der Filmbildungsfläche hin gezogen wird, die die Gasaustrittsöffnung bildet und dort zu einer ultrafeinen Dispersion der Flüssigkeit in dem durch die Gasleitung strömenden Gas verarbeitet wird.

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Claims (1)

1. MANITZ, FINSTERWALD & GRÄMKOW

   Elisha VJ. Erb

   94- Harvard Street

   Leominster

   Massachusetts, U. S. A.

   und

   Darrel R. Resch
   Campbell Avenue
   Leominster
   Massachusetts, U. S. A.

   München, den 30.5.1978
   S/5/w - E 2165

   Verfahren und Vorrichtung zur Erzeugung eines Nebels

   Patentansprüche

   ! 1.J Nebelerzeugungsvorrichtung zum Verwandeln einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion flüssiger Partikel in einem Treibgas, dadurch gekennzeichnet , daß ein Mischelement vorgesehen ist, welches besteht aus a) einem mikroporösem Element mit einer Vielzahl von hindurchreichenden Flüssigkeitsdurchlässen, welche Eingangsöffnungen besitzen, die zur Aufnahme eines Vorrats der fließfähigen Flüssigkeit geeignet sind, und Ausgangsöffnungen, die so ausreichend klein sind, daß sie, wenn sie mit der Flüssigkeit gefüllt sind diese durch Kapillaranzxehung zurückhalten und am Ausfluß unter Umgebungsbedingungen hindern, wenn nicht durch die Flüssigkeitsdurchlässe zu den Ausgangsöffnungen Flüssigkeit zugeführt wird,

   DR. G. MANITZ · DIPL.-INO. M. FINSTERWALD 8 MÖNCHEN 22. ROBERT-KOCH-STRASSE I TEL. <089l 224311. TELEX OS-29672 PATMF

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   ZENTRALKASSE BAYER. VOLKSBANKEN MÖNCHEN. KONTO-NUMMER 7270 POSTSCHECK: MÖNCHEN 77062-805

   b) einerFilmbildungsflache, die mit den Ausgangsöffnungen in Verbindung steht und eine gewisse Affinität für die Flüssigkeit besitzt, und

   c) einerGasaustrittsöffnung,die eine von den Auslaßöffnungen entfernt liegende Kante der Filmbildungsfläche umfaßt und mit einer zur Durchleitung eines Vorrats von Gas durch die Gasaustrittsöffnung geeigneten Gasleitung in Verbindung steht,

   so daß durch die Flüssigkeitsdurchlässe hindurchströmende Flüssigkeit aus den Auslaßöffnungen in Form dünner Flüssigkeitsströme austreten kann, welche als kontinuierlicher dünner Flüssigkeitsfilm an der Filmbildungsfläche anhaften, wobei sich der Film bis zu der die Gasaustrittsöffnung umfassendenKante der Filmbildungsfläche erstreckt, daß der dünne Flüssigkeitsfilm in das durch den Gasdurchlaß strömende Gas gezogen werden kann, daß das Hineingezogenwerden des Flüssigkeitsfilms in den Gasstrom ein Ausziehen des Filmes über die Filmbildungsfläche in Form eines sehr dünnen kontinuierlichen Filmes der Flüssigkeit bewirkt, zur Einführung der Flüssigkeit in den Gasstrom und zur Formung der ultrafeinen Dispersion.

   2. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse Element ein Netzgerüst eines festen Materials umfaßt, welches ein miteinander verbundenes Porensystem unter Bildung der Flüssigkeitsdurchlässe enthält.

   3. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material biologisch inert ist.

   4. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material ein polymeres Material umfaßt.

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   5- Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 4-, dadurch gekennzeichnet , daß das polymere Material einen Zelluloseester umfaßt.

   6. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material gesinterte Metallpartikel umfaßt.

   7. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material ein keramisches Material umfaßt.

   8. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mischelement ein vereinigtes Element ist, welches das mikroporöse Element innerhalb eines Gehäuses enthält, wobei sich ein ^ilbschnitt des Gehäuses über das mikroporöse Element hinaus zur Bildung der Filmbildungsfläche erstreckt.

   9. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse Element eine mikroporöse Scheibe oder Platte mit einer Queröffnung umfaßt, mit welcher die Auslaßöffnungen in Verbindung stehen und die mit der Filmbildungsfläche in Verbindung steht.

   10. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß das Mischelement das mikroporöse Element und ein glattflächiges Element umfaßt, welches gegen das mikroporöse Element zur Bildung der Filmbildungsfläche gepreßt ist.

   11. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Fiüssigkeitsdurchlässe des mikroporösen Elements sich in allge-

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   mein senkrechter Richtung zur Filmbildungsfläche erstrecken und daß die Auslaßöffnungen allgemein in der gleichen Ebene mit der Filmbildungsfläche liegen.

   12. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasaustrittsöffnung eine verengte scharfkantige Austrittsoffnung umfaßt.

   13. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum Steuern der Strömungsrate der Flüssigkeit durch die Auslaßöffnungen vorgesehen ist, wobei vorbestimmte Veränderungen der Strömungsrate der Flüssigkeit verschiedene vorbestimmte Flüssigkeitsmengen zur Vereinigung mit dem Gas an der Gasaustrittsöffnung bringen, um ultrafeine Dispersionen mit veränderlichen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   14. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum Steuern der Strömungsrate des Gases durch die Gasaustrittsöffnung vorgesehen ist, wobei vorbestimmte Veränderungen der Strömungsrate des Gases verschiedene vorbestimmte Mengen des Gases zur Vereinigung mit der Flüssigkeit an der Gasaustrittsöffnung bringen, um ultrafeine Dispersionen mit verschiedenen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   15. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Flüssigkeitssteigstrom an den Auslaßöffnungen bei einem ausreichend höheren Druck als dem Umgebungsdruck an der Mündung der Auslaßöffnungen zu halten, um Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdurch—

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   lasse und aus den Auslaßöffnungen heraus auf die FiImbildungsflache zu drücken.

   16« Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Filmbildungsfläche ein Material mit einer guten Affinität für die jeweilige damit benutzte Flüssigkeit enthält.

   17. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß in der Gasleitung ein mikroporöses gasdurchlässiges Element vorhanden ist, um mikroskopische Verunreinigungen aus dem der Gasaustrittsöffnung zugeführten Gas auszufiltern und zu entfernen.

   18. Nebelerzeugungsvorrxchtung nach Anspruch 1 als Ölbrenner, dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse Element ein wärmebeständiges Material umfaßt unddaß die Gasaustrittsöffnung mit einer Verbrennungskammer in Verbindung steht.

   19· Nebelerzeugungsvorrxchtung zur Verwandlung einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitsteilchen in einem Treibgas, dadurch gekennzeichnet , daß vorgesehen sind: a) ein mikroporöses Element mit einer Vielzahl sich durch dieses erstreckender Flüssigkeitsdurchlässe, welche zur Aufnahme eines Vorrats der fließfähigen Flüssigkeit geexgnete Eintrittsöffnungen und ausreichend kleine Auslaßöffnungen aufweisen,so daß die iSstrittsöffnungen füllende Flüssigkeit darin durch Kapillaranziehung zurückgehalten und am Ausfließen daraus unter Umgebungsbedingungen gehindert wird, wenn nicht Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdurchlässe zu den Auslaßöffnungen nachgeführt wird,

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   b) ein mit den Einlaßöffnungen in Verbindung stehender und zum Nachführen einer fließfähigen Flüssigkeit zu diesen Öffnungen geeigneter Flüssigkeitsraum,

   c) eine mit den Auslaßöffnungen in Verbindung stehende, eine gewisse Affinität für die flüssigkeit besitzende Filmbildungsflache,

   d) eine Gasleitung mit einer Gasaustrittsöffnung, die eine von den Auslaßöffnungen entfernt liegende Kante der Filmbildungsfläche umfaßt und zur Durchleitung eines Gasvorrats durch die Gasaustrittsöffnung geeignet ist, und

   e) eine Einrichtung zum Steuern der Strömungsrate der Flüssigkeit durch die kleinen Flüssigkeitsdurchlässe,

   so daß durch die Flüssigkeitsdurchlässe mit gesteuerter Rate durchströmende Flüssigkeit aus den Auslaßöffnungen in Form dünner Flüssigkeitsströme austreten kann, die an der Filmbildungsfläche als kontinuierlicher dünner Flüssigkeitsfilm anhaften, wobei sich der Flüssigkeitsfilm zu der die Gasaustrittsöffnung umfassenden Kante der Filmbildungsfläche erstreckt, wo der dünne Flüssigkeitsfilm in das durch den Gasdurchlaß strömende Gas gezogen werden kann, wobei das Hineinziehen des Flüssigkeitsfilms in den Gasstrom ein Strecken des Filmes über die Filmbildungsfläche als sehr dünnen kontinuierlichen Film der Flüssigkeit zur Einführung in den Gasstrom zur Bildung einer ultrafeinen Dispersion mit veränderlichen vorbestimmten Anteilen der Flüssigkeit und des Gases bewirkt.

   20. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse Element ein Netzgerüst eines festen Materials umfaßt, welches ein miteinander verbundenes Porensystem unter Bildung der Flüssigkeitsdurchlässe enthält.

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   2Λ. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material biologisch inert ist.

   22. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material ein polymeres Material umfaßt.

   25. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet , daß das polymere Material einen Zelluloseester umfaßt.

   24. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material gesinterte Metallpartikel umfaßt.

   25. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß das feste Material ein keramisches Material umfaßt.

   26. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19> dadurch gekennzeichnet , daß ein einheitlich
   aufgebautes, das in einem Gehäuse enthaltene mikroporöse Element einschließendes Element vorgesehen ist, wobei sich ein Abschniit des Gehäuses über das mikroporöse Element hinaus zur Bildung der Filmbildungsfläche erstreckt.

   27. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse
   Element eine mikroporöse Scheibe oder Platte mit einer Queröffnung umfaßt, mit welcher die Auslaßöffnungen in Verbindung stehen und die mit der Filmbildungsflache in Verbindung steht.

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   28. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß ein glattflächiges Teil gegen das mikroporöse Element zur Bildung der Filmbildungsfläche gepreßt ist.

   29. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeitsdurchlässe des mikroporösen Elements sich in allgemein senkrechter Richtung zur Filmbildungsfläche erstrecken und daß die Auslaßöffnungen allgemein in der gleichen Ebene mit der Filmbildungsfläche liegen.

   30. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Gasaustrittsöffnung eine verengte scharfkantige Austrittsöffnung umfaßt.

   31. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß ein Ventil zum Steuern der Strömungsrate der Flüssigkeit zu dem Flüssigkeitsraum und durch die Auslaßöffnungen vorgesehen ist, wobei vorbestimmte Veränderungen der Strömungsrate der Flüssigkeit verschiedene vorbestimmte Flüssigkeitsmengen zur Vereinigung mit dem Gas an der Gasaustrittsoffnung bringen, um ultrafeine Dispersionen mit veränderlichen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   32. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung zum Steuern der Strömungsrate des Gases durch die Gasaustrittsoffnung vorgesehen ist, wobei vorbestimmte Veränderungen der Strömungsrate des Gases verschiedene vorbestimmte Mengen des Gases zur Vereinigung mit der Flüssigkeit an der Gasaustrittsoffnung bringen, um ultra-

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   feine Dispersionen mit verschiedenen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   33. Nebelerzeugungsgerät nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß eine Einrichtung vorgesehen ist, um den Flüssigkeitssteigstrom an den Auslaßöffnungen bei einem ausreichend höheren Druck als dem Umgebungsdruck an der Mündung der Auslaßöffnungen zu halten, um Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdurchlässe und aus den Auslaßöffnungen heraus auf döe Filmbildungsfläche zu drücken.

   34-, Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß die Filmbildungsfläche ein Material mit einer guten Affinität für die jeweilige damit benutzte Flüssigkeit enthält.

   35· Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet , daß in der Gasleitung ein mikroporöses gasdurchlässiges Element vorhanden ist, um mikroskopische Verunreinigungen aus dem der Gasaustrittsöffnung zugeführten Gas auszufiltern und zu entfernen.

   36. Nebelerzeugungsvorrichtung nach Anspruch 19 als -Brennstoff brenner, dadurch gekennzeichnet , daß das mikroporöse Element ein wärmebeständiges Material umfaßt und daß die Gasaustrittsöffnung mit einer Verbrennungskammer in Verbindung steht.

   37. Verfahren zum Umwandeln einer fließfähigen Flüssigkeit in eine ultrafeine Dispersion von Flüssigkeitspartikeln in einem Treibgas, dadμrch gekennzeichnet , a) daß eine fließfähige Flüssigkeit in ein mikroporöses Element eingebracht wird, das eine Vielzahl mikro-

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   skopischer Plussigkeitsdurchlasse mit mit einem Vorrat der Flüssigkeit in Verbindung stehenden Einlaßöffnungen und mit als einziger Austrittsmöglichkeit einer Vielzahl von Auslaßöffnungen umfaßt, die ausreichend klein sind, so daß die Flüssigkeit in den mit Flüssigkeit gefüllten Öffnungen durch kapillare Anziehung zurückgehalten und am Ausfließen aus diesen Öffnungen unter Umgebungsbedingungen gehindert wird, wenn nicht Flüssigkeit den Auslaßöffnungen zugeführt wird,

   b) daß die fließfähige Flüssigkeit dazu gebracht wird,

   in die Einlaßöffnungen hinein, durch die Flüssigkeitsdurchlässe hindurch und aus den Auslaßöffnungen heraus auf eine Filmbildungsfläche zu strömen, die eine gewisse Affinität für die Flüssigkeit besitzt, wodurch die Flüssigkeit einen dünnen kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm mit einer Stärke von etwa 0,25 mm (= 0,01 Zoll) oder weniger auf der Filmbildungsfläche bildet, wobei sich der Film von den Auslaßöffnungen bis^ZUiiner von den Auslaßöffnungen entfernt liegenden Kante der Filmbildungsfläche erstreckt, und

   c) daß ein Vorrat von Gas zum Durchströmen einer Gasauslaßöffnung mit ausreichender Geschwindigkeit gebracht wird, wobei die Gasauslaßöffnung mit der Kante der Filmbildungsfläche in Verbindung steht und daß das Gas zum Strömen gegen den die Kante bedeckenden kontinuierlichen Flüssigkeitsfilm gebracht wird, wodurch eine Streckung des kontinuierlichen Flüssigkeitsfilms in einen sehr dünnen kontinuierlichen Film der Flüssigkeit an der Filmbildungsfläche und ein Hineinziehen in den Gasstrom zur Bildung der ultrafeinen Dispersion erzielt wird.

   38. Verfahren nach A_nspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit

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   vor den Auslaßöffnungen unter einem Druck gehalten wird, der genügend größer als der Umgebungsdruck an der Mündung der Auslaßöffnungen ist , um - die Flüssigkeit durch die Flüssigkeitsdurchlässe und aus den Auslaßöffnungen heraus auf die Filmbildungsfläche zu zwingen.

   39· Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsrate der Flüssig— keit durch die Flüssigkeitsdurchlässe und ihre Auslaßöffnungen gesteuert wird, um verschiedene vorbestimmte Mengen der Flüssigkeit zum Vereinigen mit dem Gas an der Gasaustrxttsöffnung zu bringen und ultrafeine Dispersionen mit variablen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   4-0. Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß die Strömungsrate des Gases durch die Gasaustrittsöffnung gesteuert wird, und daß durch vorbestimmte Veränderungen in der Strömungsrate des Gases verschiedene vorbestimmte Gasmengen zum Vereinigen mit der Flüssigkeit an der Gasaustrittsöffnung gebracht werden, um ultrafeine Dispersionen mit variablen vorbestimmten Konzentrationen zu erzeugen.

   4-1. Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß durch das mikroporöse Element die hindurchgeleitete Flüssigkeit gefiltert und Verunreinigungen aus ihr entfernt werden.

   42. Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß das Gas durch ein mikroporöses gasdurchlässiges Element hindurchgeleitet wird und daß Verunreinigungen vor dem Durchtritt des Gases durch die Gasaustrittsöffnung aus dem Gas ausgefiltert und entfernt werden.

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   43. Verfahren nach Anspruch 37, dadurch g ek e η η zeichnet , daß durch die eingeengte scharfkantige Austrittsöffnung das Gas zur Bildung einer EinschnürungssteUß gebracht wird und daß der Flüssigkeitsfilm zur Bildung der ultrafeinen Dispersion in die Einschnürungsstelle hinein gezogen wird.

   44. Verfahren nach Anspruch 37» dadurch gekennzeichnet , daß die ultrafeine Dispersion direkt ohne Anschlagen an eine feste Oberfläche in einen größeren Aufnahmeraum ausgesprüht wird.

   45. Verfahren nach A_nsprueh 37» dadurch g ek e η η zeichnet , daß die Flüssigkeit eine brennbare Flüssigkeit ist und daß die ultrafeine Dispersion in eine Verbrennungskammer eingesprüht und entzündet wird.

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