WO2018099718A1

WO2018099718A1 - Aerosolverdampfer

Info

Publication number: WO2018099718A1
Application number: PCT/EP2017/079048
Authority: WO
Inventors: Wilhelm Josef Thomas KRÜCKEN; Michael Long; Rik Van der Heijden; Nael Al Ahmad
Original assignee: Aixtron Se
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2017-11-13
Publication date: 2018-06-07
Also published as: KR20190086521A; CN110036134B; TWI744415B; DE102017103047A1; TW201825697A; KR102584957B1; CN110036134A

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Vorrichtung zum Bereitstellen eines in einem Trägergasstrom transportierten, durch Verdampfen flüssiger oder fester Partikel insbesondere eines Aerosols oder einer Suspension erzeugten Dampfes, mit zumindest einer in einem Gehäuse (1) mit einem Abstand (a) vor einer Stirnseite (17') eines beheizte Wärmeübertragungsflächen aufweisenden Verdampfungskörpers (17) mündenden Zuleitung (2) zur Zuleitung eines Stroms des Aerosols oder der Suspension in Richtung einer Achse (A) der Mündung (5) der Zuleitung (2) auf die Stirnseite (17). Zur Steigerung der Effizienz ist ein zwischen der Mündung (5) und der Stirnseite (17) angeordneter Prallkörper (15) mit ein oder mehreren Prallflächen (11, 12, 24) vorgesehen, wobei die rotationssymmetrischen Prallflächen (11, 12, 24) in einem Winkel (a, ß), der größer als 10 Grad und kleiner als 80 Grad ist, schräg zur Achse (A) gerichtet sind.

Description

Beschreibung

Aerosolverdampfer Gebiet der Technik

[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bereitstellen eines in einem Träger gas ström transportierten Dampfes, wobei der Dampf durch Verdampfen flüssiger oder fester Partikel eines Aerosols erzeugt wird. In einem Gehäuse befindet sich ein Verdampfungskörper, der beheizte Wärmeübertragungsflächen aufweist. Eine Zuleitung zum Transport des Aerosolstroms mündet im Gehäuse. Die Mündung der Zuleitung besitzt einen Abstand zur Stirnseite des Verdampfungskörpers. Eine durch die Mündung gezogene Achse steht im Wesentlichen senkrecht auf der Stirnseite. Anstelle eines Aerosols kann auch eine Suspension durch die Zuleitung in den Verdampfungskörper gebracht werden.

Stand der Technik

[0002] Die DE 10 2014 109 194 AI beschreibt eine gattungsgemäße Vorrichtung mit einem Gehäuse, das einen im Wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweist. In die Decke des Gehäuses mündet eine Zuleitung zum Einspeisen eines Aerosols in das Gehäuse, wobei eine Mündung der Zuleitung in einem Vorheizkörper steckt, der elektrisch beheizbar ist. In einer Verteilkammer stromaufwärts des Vorheizkörpers mündet ein Spülgasstrom, der durch den porösen Vorheizkörper in einen Abstandsraum strömt, der stromabwärts des Vorheizkörpers angeordnet ist. Die ein oder mehreren Zuleitungen münden ebenfalls in den Abstandsraum. In einem Abstand von der Stromaustrittsfläche des Vorheizkörpers befindet sich ein Verdampfungskörper, dessen Wärme- übertragungsflächen elektrisch auf eine Verdampfungstemperatur aufgeheizt wird. Das aus der Mündung der Zuleitung heraustransportierte Aerosol bildet einen Partikelstrahl, der den Verdampfungskörper in einem Strahlkegel trifft, dessen Basisfläche erheblich kleiner ist, als die Fläche der Stirnseite des Verdampfungskörpers. Eine Verdampfung der Aerosolpartikel erfolgt somit im Wesentlichen nur im Bereich des Strahlkegels. Dort wird dem Verdampfungskörper Verdampfungswärme entzogen, sodass er sich dort erheblich abkühlt. Es sind mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Verdampfungskörper vorgesehen.

[0003] Aus dem Stand der Technik und insbesondere aus einer DE 10 2010 000 388 AI ist es bekannt, in ein Gaseinlassorgan zum gleichmäßen Verteilen von Gasen Prallkörper zu verwenden. [0004] Eine WO 2012/175124 AI beschreibt ebenfalls eine gattungsgemäße Vorrichtung, bei der ein Trägergasstrahl, der ein Aerosol fördert auf eine Stirnfläche eines Verdampfungskörpers gerichtet ist.

[0005] Aus der US 2002/0020767 AI ist ein Gasverteiler bekannt, bei dem mittels eines Einspeiserohres Gas in eine Gasverteilkammer eingespeist wird. Vor der Mündung des Rohres liegt eine Prallplatte. Die Prallplatte ist von einer Trennplatte beabstandet, die eine Vielzahl von Öffnungen aufweist, die netzförmig angeordnet sind.

[0006] Die DE 10 2011 051 261 AI beschreibt eine Vorrichtung zum Abscheiden organischer Schichten auf einem Substrat. [0007] Die DE 196 54 321 AI beschreibt einen Aerosolerzeuger, bei dem ein Aerosol gegen eine Prallplatten- Anordnung strömt. Zusammenfassung der Erfindung

[0008] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Vorrichtung gebrauchsvorteilhaft weiterzubilden, insbesondere die Verdampfungsleistung der Vorrichtung zu verbessern.

[0009] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Er- findung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen der im Hauptanspruch angegebenen Erfindung sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.

[0010] Zunächst und im Wesentlichen wird ein Prallkörper vorgeschlagen, der in der Achse zwischen der Mündung der Zuleitung und der Stirnseite des Ver- dampf ungskörpers angeordnet ist. Der Verdampfungs körper besitzt ein oder mehrere Prallflächen, die im Strahlkegel des Aerosolstromes, also in der Achse der Mündung liegen. Die Aerosolpartikel, die typischerweise einen Durchmesser im Bereich von 10 μιτι bis 500 μπι, bspw. etwa 50 μιη aufweisen, treten mit einem Impuls aus der Mündung der Zuleitung aus, der im Wesentlichen paral- lel zur Achse gerichtet ist. Aus der Mündung der Zuleitung kann ein Aerosol aber auch eine Suspension austreten, um in dem in Strömungsrichtung nachgeordneten Verdampfungskörper verdampft zu werden. Während sich das Trägergas den hydrodynamischen Gesetzen folgend unter Ausbildung insbesondere von Wirbeln im Abstandsraum zwischen Mündung und Stirnseite verteilt, bewegen sich die Aerosolpartikel im Wesentlichen auf einer ballistischen Bewegungsbahn und treffen auf die Prallflächen. Sie werden an den Prallflächen reflektiert, wobei der Reflektionsausfallswinkel etwa dem Reflektionseinfalls- winkel entspricht. Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Prallflächen in einem Winkel schräg zur Achse gerichtet sind, wobei mehrere, mit unterschiedli- chen Winkeln zur Achse geneigten Prallflächen in Radialrichtung nebeneinander und/ oder in Achsrichtung hintereinander angeordnet sein können. Die Prallflächen sind bevorzugt derart angeordnet und ihr Winkel zur Achse derart gewählt, dass die Partikel durch Reflektion und insbesondere Reflektion mit einer Geschwindigkeits- oder Bewegungskomponente weg von der Stirnseite über die gesamte Stirnseite verteilt werden. Die reflektierten Partikel bewegen sich dabei bevorzugt auf einer Bogenbahn, die von einer Trägergasströmung zumindest mit beeinflusst wird, die durch den Abstandsraum zwischen Mündung und Stirnseite hindurchströmt, wobei der Träger gas ström bevorzugt eine homogene Strömung um die mindestens eine Mündung der mindestens einen Zuleitung ist. Bevorzugt besitzt der Prallkörper eine rotationssymmetrische Ge- stalt, wobei der Prallkörper bevorzugt derart im Abstandsraum angeordnet ist, dass seine Rotationsachse in der Achse der Zuleitungsmündung liegt. Der Prallkörper kann auf der Stirnseite des Verdampfungskörpers sitzen. Er kann aber auch von der Stirnseite beabstandet sein. Die ein oder mehreren Prallflächen können die Form einer Kegelfläche oder einer Kegelstumpffläche aufwei- sen. Die Grundrissfläche des Prallkörpers ist bevorzugt größer als die Grund- rissfläche der Mündung. Bevorzugt ist die Grundrissfläche des Prallkörpers in einer quer zur Achse verlaufenden Ebene mindestens doppelt bevorzugt mindestens fünfmal so groß wie die quer zur Achse verlaufende Grundrissfläche der Mündung der Zuleitung. In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung wird der Prallkörper von zwei koaxialen axial hintereinander angeordneten Kegelflächen bzw. Kegelstumpfflächen ausgebildet. Eine erste Prallfläche verläuft entlang einer Kegelmantelfläche, wobei die Kegelmantelfläche einen Winkel der im Bereich zwischen 20 und 30 Grad liegt zur Achse aufweist. Unter Ausbildung einer ringförmigen Grenzlinie oder Grenzzone schließt sich an die erste Prallfläche eine zweite Prallfläche an, die sich radial außerhalb der ersten Prallfläche erstreckt und die einen Winkel zur Achse besitzt, der zwischen 60 und 85 Grad beträgt. Die Vorrichtung kann mehrere Zuleitungen aufweisen, deren Mündungen in einer gemeinsamen Ebene liegen. In der Ebene, in der sich die ein oder mehreren Mündungen der ein oder mehreren Zuleitungen erstre- cken, kann ein Vorheizkörper angeordnet sein, der aus einem Festkörper- schäum besteht, durch den ein Trägergas strömen kann. Der elektrisch leitfähige Festkörperschaum wird durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes geheizt, sodass das durch ihn hindurchtretende Trägergas eine erhöhte Temperatur bekommt, mit der es in der Peripherie der Mündung der Zuleitung in den Abstandsraum hineinströmt. Die aus der Mündung in Richtung der Achse in den Abstandsraum hineinströmende Partikel treffen auf die beiden Prallflächen und werden mit unterschiedlichen Austrittswinkeln reflektiert, wobei Partikel, die von der ersten Prallfläche reflektiert werden ein zweites Mal auch von der zweiten Prallfläche reflektiert werden können. Die Anordnung des Prallkörpers und der Verlauf der Prallflächen ist derart gewählt, dass die an den Prallflächen reflektierten Aerosolpartikel im Wesentlichen mit einer gleichmäßigen Flächenverteilung auf die Stirnseite des Verdampfungskörpers treffen, sodass die Wärmeübertragung durch die Wärmeübertragungsfläche nicht nur im Bereich der Strahlkegel, sondern im Wesentlichen auf dem gesamten Querschnitt des Verdampfungskörpers erfolgt. Außerdem ist zumindest der achsnahe zentrale Teil des Prallkörpers so geformt, dass Aerosolpartikel nicht in die Zuleitung zurückreflektiert werden können. Um die zu verdampfenden Partikel im Wesentlichen über die gesamte Oberfläche des Verdampfungskörpers bevorzugt gleichmäßig zu verteilen, sehen die erfindungsgemäßen Maßnahmen vor, dass Partikel, insbesondere Partikel mit hoher Geschwindigkeit, die gebündelt aus der Mündung austreten daran gehindert werden, durch den Verdampfungskörper oder durch mehrere in Strömungsrichtung hintereinander angeordnete Verdampfungskörper un verdampft hindurchtreten zu können. Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass der Prallkörper aktiv oder passiv beheizt wird. Dies verhindert eine Kondensation des Dampfes auf den Prallflächen. Letztere haben somit bevorzugt eine Temperatur, die höher ist als die Verdampfungstemperatur der Partikel der Suspension oder des Aerosols.

[0011] Der Abstandsraum kann einen Abstand von 10 bis 30 mm zwischen Mündung der Zuleitung bzw. Gasaustrittsfläche des Vorheizkörpers und Stirn- seite des Verdampfungskörpers definieren. Der Abstand der Mündung der Zuleitung bzw. des die Mündung umgebenden Vorheizkörpers von der Stirnseite des Verdampfungskörpers ist größer als der Durchmesser des Prallkörpers. Bevorzugt ist der Abstand aber kleiner, als das Doppelte des Durchmessers des Prallkörpers. Das Mündungsende der Zuleitung kann in einer Isoliermanschette angeordnet sein, die in einer Öffnung des Vorheizkörpers steckt. Die Mündungsöffnung der Zuleitung kann mit der zum Verdampfungskörper weisenden Stirnfläche des Vorheizkörpers bündig verlaufen. Die Mündung kann aber auch über die Stirnfläche ragen oder zurückspringend angeordnet sein, sodass sich eine Mulde ausbildet.

[0012] In einer alternativen Ausgestaltung kann der Prallkörper, der wie oben beschrieben verwendet und angeordnet ist, eine nicht rotationssymmetrische Gestalt aufweisen. Ein rotationssymmetrischer Prallkörper, wie er ebenfalls Gegenstand der Erfindung ist, besitzt in Achsrichtung einer Figurenachse hinter- einander liegende Prallflächen, wobei die Prallflächen unmittelbar aneinander angrenzen können, aber auch axial voneinander beabstandet sind. Zur axialen Beabstandung zweier Prallflächen kann der Prallkörper einen Zylinderabschnitt mit einer Zylindermantelfläche aufweisen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass eine dritte Prallfläche, die den gleichen Neigungswinkel aufweisen kann, wie die zweite Prallfläche, von der zweiten Prallfläche axial beabstandet ist. Die geneigte Prallfläche kann unmittelbar an die Stirnseite des Verdampfungskörpers angrenzen. Es ist aber auch vorgesehen, dass ein zylinderförmiger Sockel an die Stirnseite des Verdampfungskörpers angrenzt, der unter Ausbildung eines Knicks oder einer Rundung in eine zweite oder dritte Prallfläche übergeht, an die sich ebenfalls unter Ausbildung eines Knicks oder einer Rundung weitere Prallflächen oder Zylindermantelflächen anschließen können. Ein nicht rotationssymmetrisch gestalteter Prallkörper kann grundsätzlich denselben Aufbau aufweisen. Die Kegelflächen bzw. Kegelstumpfflächen haben hier aber keine kreisförmige Basisfläche, sondern eine elliptische, ovale oder auch mehrkantige Basisfläche. Die Figurenachse des Prallkörpers kann diese Basisfläche senkrecht schneiden. Es ist aber auch vorgesehen, dass die Figurenachse des Prallkörpers die kreisrunde, elliptische, ovale oder mehrkantige Basisfläche in einem Winkel schneidet. Bei einer derartigen Gestaltung des Prallkörpers besitzt die Figu- renachse des Prallkörpers einen Winkel zur Achse der Mündung der Zuleitung. Es ist vorgesehen, dass die Figurenachse des Prallkörpers mit der Mittelachse der Mündung der Zuleitung zusammenfällt. Abweichend von dieser zentrischen Anordnung des Prallkörpers zur Zuleitung kann der Prallkörper aber auch exzentrisch zur Zuleitung angeordnet sein. Die Figurenachse des Prall- körpers ist dann radial gegenüber der Mittelachse der Mündung versetzt. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass mehrere Mündungen jeweils einer Zuleitung für ein Aerosol in Richtung auf die Stirnseite des Verdampfungskörpers in den Abstandsraum münden, wobei jeder Mündung ein Prallkörper zugeordnet ist, der die aus der Mündung heraustretenden Aerosole mit Prallflächen bewegungsumlenkt. Die Prallkörper können auch hier, bezogen auf die Mittelachse der Mündung, zentrisch oder exzentrisch angeordnet sein. Die Prallkörper können auch hier eine rotationssymmetrische oder nicht rotationssymmetrische Gestalt aufweisen. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Stirnfläche des Verdampfungskörpers mehrere, insbe- sondere vier gleich große und gleich gestaltete Teilflächen ausbildet, wobei jeder Teilfläche eine Zuleitung zugeordnet ist. Bevorzugt sind die Prallkörper, bezogen auf jeweils ein Zentrum der Teilflächen, axial versetzt angeordnet. Sie können aber auch axial versetzt zu den Mündungen angeordnet sein. Der axiale Versatz kann, bezogen auf einen Mittelpunkt der Stirnseite, in Richtung weg vom Mittelpunkt als auch in Richtung zum Mittelpunkt sein. Bevorzugt sind alle Prallkörper, bezogen auf den Mittelpunkt der Stirnseite, symmetrisch versetzt gestaltet oder angeordnet. Kurze Beschreibung der Zeichnungen

[0013] Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 schematisch den Querschnitt durch eine Quellenanordnung zum Bereitstellen eines in einem Träger gas ström transportierten, durch Verdampfen flüssiger oder fester Partikel eines Aerosols erzeugten Dampfes,

Fig. 2 vergrößert den Querschnitt eines Prallkörpers, der im Gehäuse der Quellenanordnung angeordnet ist,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß

Figur 2,

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel in einer Darstellung gemäß Figur 2,

Fig. 5 schematisch eine exzentrische Anordnung eines Prallkörpers

10, bezogen auf die Zuleitung 2,

Fig. 6 schematisch die Anordnung eines Prallkörpers 10 mit geneigter

Achse B zur Achse A der Zuleitung,

Fig. 7 die Draufsicht gemäß Pfeil 7 in Figur 6 und

Fig. 8 eine Draufsicht auf die Stirnseite 17' eines Verdampfungskörpers 17 mit vier in gleich großen und gleich gestalteten Teilflächen t, u, v, w angeordneten Prallkörpern 10, die jeweils in Stromrichtung des Aerosols unterhalb von Zuleitungen 2 angeordnet sind.

Beschreibung der Ausführungsformen

[0014] Die erfindungsgemäße Quellenanordnung findet Verwendung in einer Beschichtungseinrichtung, mit der Substrate, insbesondere Glassubstrate mit organischen Molekülen beschichtet werden, um OLED-Displays zu fertigen. In einem in den Zeichnungen nicht dargestellten Aerosolerzeuger wird aus flüssigen oder festen Ausgangsstoffen ein Aerosolfluss 21 erzeugt, der durch eine Zuleitung 2 hindurchströmt. Die Aerosolpartikel haben einen mittleren Durchmesser von etwa 50 μιτι und werden bei einem verminderten Druck durch die Zuleitung hindurchtransportiert, wobei der Druck zwischen 1 und 10 mbar betragen kann.

[0015] Das Gehäuse 1 der Quellenanordnung umschließt einen Hohlraum von einer in etwa zylindrischen Gestalt, wobei der Hohlraum bevorzugt einen rechteckigen Querschnitt aufweist. Im oberen Bereich des Gehäuses 1 tritt die Zuleitung 2 in das Gehäuse und bildet eine hohle Lanze aus, die mit ihrem Ende in einer Öffnung einen den gesamten Querschnitt der Höhlung des Gehäuses ausfüllenden Vorheizkörper 8 steckt. Beim Ausführungsbeispiel ist nur eine Zuleitung 2 dargestellt. Es können aber mehrere, parallel zueinander angeordnete Zuleitungen vorgesehen sein. [0016] Durch eine Spülgaszuleitung 3 wird ein Spülgas 22 in eine Vorkammer 4 eingespeist, die sich stromaufwärts des Vorheizkörpers 8 erstreckt. Der Vorheizkörper 8 besteht aus einem elektrisch leitfähigen Schaum, wie er bspw. in WO 2012/175124 AI beschrieben wird. Durch Hindurchleiten eines elektrischen Stromes wird der Vorheizkörper 8 beheizt, sodass das durch den Vor- heizkörper 8 hindurchtretende Spülgas 22 aufgeheizt wird. Das Mündungsende der Zuleitung 2 steckt in einer elektrisch isolierenden Manschette 6.

[0017] Beim Ausführungsbeispiel hat die Zuleitung 2 einen Innendurchmesser DO von 5 mm. Das Mündungsende 2 mündet zurückspringend gegenüber einer stromabwärtigen ebenen Stirnfläche des Vorheizkörpers 8, sodass eine Mündung 5, durch die der Aerosolfluss 21 in einen Abstandsraum 9 einströmt in einer Mulde 7 liegt.

[0018] Senkrecht zur Gasaustrittsfläche der Mündung 5 erstreckt sich eine Achse A, die durch das Zentrum der Zuleitung 2 verläuft und die sich über ei- nen Abstand a von etwa 22 mm durch den Abstandsraum 9 erstreckt.

[0019] In Strömungsrichtung bzw. in Richtung der Achse A liegt der stromabwärtigen Stirnseite des Vorheizkörpers 8 bzw. der Mündung 5 eine Stirnseite 17' eines ersten Verdampfungskörpers 17 gegenüber. Der Verdampfungskörper 17 ist ebenso wie weitere in Strömungsrichtung dem ersten Verdampf ungskör- per 17 nachgeordnete Verdampfungskörper 18, 19 aus einem elektrisch leitenden porösen gasdurchlässigen Werkstoff, bspw. einem Schaum wie er in der WO 2012/175124 beschrieben ist, gefertigt. Die Zellwände des Schaumes der Verdampfungskörper 17, 18, 19 bilden Wärmeübertragungsflächen aus, die Verdampfungswärme an die Aerosolpartikel übertragen können, mit der die Aerosolpartikel in die Dampfform verdampft werden. Hierzu werden die Verdampfungskörper 17, 18, 19, die in Richtung der Achse A auch geringfügig voneinander beabstandet sein können, elektrisch beheizt. Dabei kann die elektrische Aufheizung in den verschiedenen Verdampfungskörpern unabhängig eingestellt werden. [0020] Auf der zur Mündung 5 hin weisenden Stirnseite 17' , die bevorzugt in einer Ebene, die sich quer zur Achse A erstreckt, verläuft, ist ein Prallkörper 10 angeordnet. Der Prallkörper besitzt eine Figurenachse. Er ist rotationssymmetrisch gestaltet. Die Figurenachse liegt in der Achse A. Besitzt die Vorrichtung mehrere Zuleitungen 2 jeweils mit einer Mündung 5, so ist vorgesehen, dass stromabwärts jeder Mündung 5 ein Prallkörper 10 angeordnet ist wie er in den Zeichnungen dargestellt ist.

[0021] Der Prallkörper besitzt eine erste Prallfläche 11, die sich auf einer Kegelfläche erstreckt. Die Spitze 13 des die Kegelfläche definierenden Kegels liegt in der Achse A. Die Kegelfläche 11 besitzt einen Winkel α zur Achse, der im Bereich zwischen 20 und 30 Grad liegt. Bevorzugt liegt der Winkel α bei etwa 25 bis 27 Grad.

[0022] Die erste Prallfläche 11 bildet eine radial innere Prallfläche, die unter Ausbildung einer Ringzone in eine zweite Prallfläche 12 übergeht. Die zweite, radial äußere Prallfläche 12, die von der Mündung 5 weiter weg beabstandet ist, als die erste Prallfläche 11 verläuft auf einer Kegelstumpf mantelfläche. Der die Kegelstumpfmantelfläche definierende Kegelstumpf besitzt eine Zentrumslinie, die mit der Achse A zusammenfällt. Die Kegelstumpfmantelfläche 12 besitzt einen Winkel ß zur Achse A, der im Bereich zwischen 60 und 85 Grad, bevor- zugt etwa im Bereich zwischen 78 und 79 Grad liegt. Es ist von Vorteil, wenn die radial innen liegende erste Prallfläche 11 einen spitzeren Neigungswinkel α zur Achse A besitzt, als die radial äußere zweite Prallfläche 12. In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel kann der Winkel α spitzer und/ oder der Winkel ß stumpfer sein. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Winkel α ei- nen Wert besitzt, der größer Null und kleiner gleich 45 Grad ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Winkel ß größer gleich 45 Grad und kleiner 90 Grad ist. [0023] Die Höhe Hl des die erste Prallfläche definierenden Kegel beträgt etwa 6 mm. Die Kegelbasisfläche besitzt einen Durchmesser Dl von etwa 6 mm. Die Kegelstumpfhöhe H2 des Kegelstumpfes, der die zweite Prallfläche 12 definiert beträgt etwa 1,5 mm. Die Basisfläche des Kegelstumpfes der zweiten Prallfläche 12 besitzt einen Durchmesser D2 von etwa 15 mm.

[0024] Es ist von Vorteil, wenn der Durchmesser Dl der Basisfläche der ersten Prallfläche 11 etwa dem Durchmesser DO der Mündung 5 entspricht. Besonders bevorzugt ist der Durchmesser Dl geringfügig größer als der Durchmesser DO.

[0025] Die Funktionsweise der Vorrichtung ist die Folgende:

Durch die Zuleitung 2 wird ein Aerosol mit einem Inertgas in Richtung der Achse A transportiert. Die Zuleitung 2 erstreckt sich durch die Vorkammer 4 hindurch, die von einem Spülgas 22 durchspült wird. Der Aerosolfluss 21 tritt durch die Mündung 5 in den Abstandsraum 9 ein. Das Spülgas 22 tritt durch den Vorheizkörper 8 vorgeheizt in den Abstandsraum 9 und bildet einen den Aerosolfluss umgebenden Spülgasfluss, wobei das Spülgas und das Trägergas identische Gase sein können. Die vom Trägergas transportierten Aerosolpartikel bewegen sich auf etwa geradlinigen Flugbahnen 15, 15' im Wesentlichen in Richtung der Achse A durch den Abstandsraum 9 und prallen auf die ersten und zweiten Prallflächen 11, 12 des Prallkörpers 10, wo sie reflektiert werden, wobei der Austrittswinkel in etwa dem Eintrittswinkel entspricht. Ein Partikel, welches auf der Flugbahn 15 auf die stark gegenüber der Achse um den Winkel ß geneigte zweite Prallfläche 12 auftritt, wird von der Stirnseite 17' weg gerichtet reflektiert und beschreibt eine Bogenbahn 16 in einer Radialrichtung weg von der Achse A, um in einer radialen Beabstandung zum Prallkörper 10 auf die Stirnseite 17' auf zu treffen, dort vom Spülgasstrom gefördert in den Verdampfungskörper 17 transportiert zu werden und dort zu verdampfen. [0026] Ein sich entlang der Flugbahn 15' bewegendes Partikel trifft zunächst die erste, steil gegenüber der Achse A geneigte Prallfläche 11 und wird dort umgelenkt. Das an der Prallfläche 11 umgelenkte Partikel kann dann entweder direkt die Stirnseite 17' des Verdampfungskörpers 17 treffen oder ein zweites Mal reflektiert werden, wenn es die zweite Prallfläche 12 trifft. Die bogenförmige Bewegungsbahn 16' des zweifach reflektierten Partikels verläuft dann flacher als die Flugbahn 16 des nur einmal an der ersten Prallfläche reflektierten Partikels.

[0027] Die Prallflächen sind so geneigt, dass eine Reflektion von Partikeln in die Zuleitung nicht möglich ist. Darüber hinaus sind Maßnahmen vorgesehen, um die Prallflächen auf eine Temperatur aufzuheizen, bei der keine Kondensation des Dampfes auf den Prallflächen erfolgt.

[0028] Es ist auch vorgesehen, dass Partikel derart an den Prallflächen 11, 12 reflektiert werden, dass sie die Gehäusewand des Gehäuses 1 treffen. [0029] Die in den Figuren gestrichelt dargestellten Flugbahnen geben die physikalischen Bewegungsbahnen der Partikel nur symbolisch wieder. Abhängig von den Durchmessern der Partikel und dem Totaldruck in dem Abstandsraum 9 werden die Bewegungsbahnen der Partikel unter Umständen maßgeblich vom Strömungsprofil des Spülgases oder Trägergases mitbestimmt. [0030] Das in der Figur 3 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt einen Prallkörper 10 mit sich rotationssymmetrisch um die Figurenachse B des Prallkörpers 10 erstreckenden Prallflächen 11, 12, 24. Eine erste Prallfläche 11 erstreckt sich auf einer Kegelfläche mit dem Kegelwinkel α und besitzt eine Spitze 13. Unter Ausbildung einer Rundung oder einer Knicklinie geht die erste Prallflä- che 11 in eine zweite Prallfläche 12 über, die von einer dritten Prallfläche 24 be- abstandet ist. Der Neigungswinkel ß der zweiten Prallfläche 12 zur Figurenachse B entspricht etwa dem Neigungswinkel γ der dritten Prallfläche 24 zur Figurenachse B. Die Höhe H3 einer Zylinderfläche 20, die zwischen zweiter Prallfläche 12 und dritter Prallfläche 24 angeordnet ist, ist größer als die Höhe H2 der zweiten Prallfläche 12 und die Höhe H4 der dritten Prallfläche 24. Die Basisfläche, mit der der Prallkörper 10 auf der Stirnseite 17' des Verdampfungskörpers 17 ruht, wird hier von einer Basisfläche eines weiteren Zylinderabschnittes ausgebildet, dessen Zylinderfläche 20' sich an die dritte Prallfläche 24 anschließt. Die Höhe H5 der Zylinderfläche 20' ist größer, als die Höhe H4 der dritten Prallfläche 24. Der Durchmesser D3 der Basisfläche des Prallkörpers 10, der der Basisfläche der dritten Prallfläche 24 entspricht, ist größer, als der Durchmesser D2 der Zylinderfläche 20.

[0031] Das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel weicht von dem in der Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel im Wesentlichen nur dadurch ab, dass die zweite Prallfläche 12 nicht unmittelbar an die Stirnseite 17' des

Verdampf ungskörpers 17 angrenzt, sondern dass sich an die zweite Prallfläche 12 ein Zylinderabschnitt anschließt mit einer Zylinderfläche 20, so dass die durchmessergrößte Prallfläche wie auch bei dem in der Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel, bezogen auf die Achse B oder die Achse A axial versetzt zur Stirnseite 17 angeordnet ist.

[0032] Die Figur 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem anders als bei dem in der Figur 1 dargestellten Ausführungsbeispiel die Figurenachse B des Prallkörpers 10 nicht in der Mittelachse A der Mündung 5 liegt. Die Figurenachse B, die parallel zur Achse A verläuft, ist in Radialrichtung gegenüber der Achse A versetzt. [0033] Die Figur 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei dem der Prallkörper 10 keine rotationssymmetrische Gestalt aufweist. Bezogen auf eine Konstruktionsachse B, die geneigt zur durch die Mündung 5 verlaufende Achse A verläuft und die durch die Spitze 13 einer ersten Prallfläche 11 verläuft, kann die erste Prallfläche 11 eine Rotationssymmetrie aufweisen. Bezogen auf eine parallel zur Achse A verlaufende, in der Figur 6 nicht dargestellte Achse, verläuft die erste Prallfläche 11 nicht rotationssymmetrisch. Die Basisfläche der ersten Prallfläche 11 kann eine Ellipse oder eine Ovalfläche sein. An der Basisfläche geht die erste Prallfläche 11 unter Ausbildung einer Knicklinie oder einer Rundung in eine Zwischenprallfläche 12' über, die ebenso wie die erste Prallfläche 11 auf einer Kegelfläche oder einer kegelähnlichen Fläche sich erstrecken kann. An die Zwischenprallfläche 12' schließt sich eine zweite Prallfläche 12 an, die ebenfalls nicht rotationssymmetrisch verläuft. Die Prallflächen können von Zylindermantelflächen oder Kegelmantelflächen ausgebildet sein, wobei die Achsen der Kegel oder Zylinder geneigt zueinander verlaufen.

[0034] Die Figur 8 zeigt die Draufsicht auf die Stirnseite 17' eines Verdampfungskörpers 17. Die Stirnfläche der Stirnseite 17' ist quadratisch und lässt sich in vier gleich große und gleich gestaltete Teilflächen t, u, v, w aufteilen. Die gestrichelt dargestellten Grenzlinien zwischen den Teilflächen t, u, v, w schneiden sich in einem Mittelpunkt der Stirnseite 17'. Bezogen auf diesen Mittelpunkt sind in einer vierzähligen Symmetrie vier Mündungen 5 von Zuleitungen 2 angeordnet, wobei jeder Mündung 5 ein Prallkörper 10 zugeordnet ist. Die Prallkörper 10 können eine nicht symmetrische Gestalt aufweisen und nicht symmetrisch, insbesondere exzentrisch zur Mündung 5 angeordnet sein. Es handelt sich bevorzugt um gleich gestaltete Prallkörper 10, die in, bezogen auf den Mittelpunkt der Stirnseite 17', symmetrischer Weise angeordnet sind. [0035] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zumindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, nämlich: [0036] Eine Vorrichtung, die gekennzeichnet ist durch einen zwischen der Mündung 5 und der Stirnseite 17 angeordneten Prallkörper 15 mit ein oder mehreren Prallflächen 11, 12, 24.

[0037] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Prallflächen 11, 12, 24 in einem Winkel a, ß, der insbesondere größer als 10 Grad und kleiner als 80 Grad ist, schräg zur Achse A gerichtet sind.

[0038] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die ein oder mehreren Prallflächen 11, 12, 24 rotationssymmetrisch zur Achse A angeordnet sind.

[0039] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Prallkörper 10 zwei oder mehreren Prallflächen 11, 12 aufweist, die mit voneinander verschiedenen Winkeln α, ß zur Achse A geneigt verlaufen.

[0040] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die ein oder mehreren Prallflächen 11, 12, 24 sich entlang einer Kegelfläche oder einer Kegelstumpffläche erstrecken, wobei die Kegelbasisfläche eine Kreisfläche, eine Ovalfläche oder eine elliptische Fläche ist.

[0041] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die sich quer zur Achse A erstreckende Grundrissfläche des Prallkörpers 10 mindestens zweimal, bevorzugt mindestens fünfmal so groß ist wie die sich quer zur Achse A erstreckende Fläche der Mündung 5.

[0042] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Prallkörper 10 eine radial innen liegende erste Prallfläche 11 aufweist, die sich auf einer Ke- gelfläche erstreckt, wobei die Spitze 13 des Kegels in der Achse A liegt und die Kegelfläche um einen Winkel α von 20 bis 30 Grad gegenüber der Achse A geneigt ist, und eine zweite radial außen liegende Prallfläche 12 aufweist, die sich unter Ausbildung einer ovalen oder kreisförmigen Knicklinie an die erste Prallfläche 11 anschließt und auf einer Kegelstumpf mantelfläche verläuft, die einen Winkel ß zur Achse A von 60 bis 85 Grad besitzt.

[0043] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das die Mündung 5 aufweisende Ende der Zuleitung 2 in einer Öffnung eines beheizten Vorheizkörpers 8 steckt, welcher Vorheizkörper 8 von einem Spülgas 22 durchspülbar ist, welches in einen Abstandsraum 9 zwischen Vorheizkörper 8 und Verdampfungskörper 17 eintritt.

[0044] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abstand (a) der Mündung (5) im Bereich zwischen dem einfachen und dem zweifachen eines Durchmessers (D2) des Prallkörpers (10) liegt.

[0045] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Konstruk- tions- oder Figurenachse B des Prallkörpers 10 radial versetzt zu der durch die Mittel der Mündung 5 verlaufende Achse A versetzt angeordnet ist.

[0046] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass eine Konstruk- tions- oder Figurenachse B des Prallkörpers 10 winkelversetzt zur Achse A verläuft. [0047] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Prallflächen 12, 24 von einer Zylinderfläche 20 voneinander beabstandet sind.

[0048] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass mehrere, insbesondere parallel zueinander verlaufende Zuleitungen 20 vorgesehen sind, die versetzt zu Zentren z von Teilflächen t, u, v, w der Stirnseite 17' des Verdampfungskörpers 17 angeordnet sind, wobei jeder Mündung 5 ein Prallkörper 10 zugeordnet ist, wobei der Prallkörper 10 insbesondere eine nicht rotationssymmetrische Gestalt und/ oder eine exzentrische Anordnung zur Mittelachse A der Mündung 5 der Zuleitung 2 aufweist. [0049] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/ beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender An- meidung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen.

Liste der Bezugszeichen

1 Gehäuse Spülgasfluss

2 Zuleitung, Aerosol Dampfströmung

3 Zuleitung, Spülgas dritte Prallfläche

4 Vorkammer

5 Mündung a Abstand

6 Manschette t Teilfläche

7 Mulde u Teilfläche

8 Vorheizkörper V Teil fläche

9 Abstandsraum w Teilfläche

10 Prallkörper

11 erste Prallfläche A Achse

12 zweite Prallfläche B Achse

12' Zwischenprallfläche DO Durchmesser

13 Spitze Dl Durchmesser

14 Basis D2 Durchmesser

15 Flugbahn D3 Durchmesser 15' Flugbahn Hl Höhe

16 Flugbahn H2 Höhe

16' Bewegungsbahn H3 Höhe

17 Verdampfungskörper H4 Höhe

17' Stirnseite H5 Höhe

18 Verdampfungskörper

19 Verdampfungskörper α Neigungswinkel

20 Zylinderfläche ß Winkel

20' Zylinderfläche Y Winkel

21 Aerosolfluss

Claims

Ansprüche

1. Vorrichtung zum Erzeugen eines Dampfes, mit einem Aerosolerzeuger zur Erzeugung eines flüssige oder feste Partikel aufweisenden Aerosols, mit einem in einem Gehäuse (1) angeordneten, beheizten Wärmeübertragungsflächen aufweisenden Verdampfungskörper (17) und mit einer Zuleitung (2) zum Transport der Partikel mit einem Trägergasstrom vom Aerosolerzeuger zum Verdampfungskörper (17), wobei eine Mündung (5) der Zuleitung (2) von der Stirnseite (17') des Verdampfungskörpers (17) beabstandet ist und einen in Richtung einer Achse (A) der Mündung (5) auf die Stirnseite (17') gerichteten Partikelstrom erzeugt, gekennzeichnet durch einen in Richtung der Achse zwischen Mündung (5) und Stirnseite (17') angeordneten Prallkörper (10) mit ein oder mehreren Prallflächen (11, 12, 24).

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Prallfläche (11, 12, 24) in einem von Null verschiedenen Winkel (a, ß), der insbesondere größer als 10 Grad und kleiner als 80 Grad ist, schräg zur Achse (A) geneigt ist.

3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Prallfläche (11, 12, 24) rotationssymmetrisch zur Achse (A) angeordnet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (10) zwei oder mehreren Prallflächen (11, 12) aufweist, die mit voneinander verschiedenen Winkeln (a, ß) zur Achse (A) geneigt verlaufen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die ein oder mehreren Prallflächen (11, 12, 24) sich entlang einer Kegelfläche oder einer Kegelstumpffläche erstrecken, wobei die Kegelbasisfläche eine Kreisfläche, eine Ovalfläche oder eine elliptische Fläche ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnete, dass die sich quer zur Achse (A) erstreckende Grundrissfläche des Prallkörpers (10) mindestens zweimal, bevorzugt mindestens fünfmal so groß ist wie die sich quer zur Achse (A) erstreckende Fläche der Mündung (5).

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (10) eine radial innen liegende erste Prallfläche (11) aufweist, die sich auf einer Kegelfläche erstreckt, wobei die Spitze (13) des Kegels in der Achse (A) liegt und die Kegelfläche um einen Winkel (a) von 20 bis 30 Grad gegenüber der Achse (A) geneigt ist, und eine zweite radial außen liegende Prallfläche (12) aufweist, die sich unter Ausbildung einer ovalen oder kreisförmigen Knicklinie an die erste Prallfläche (11) anschließt und auf einer Kegelstumpfmantelfläche verläuft, die einen Winkel (ß) zur Achse (A) von 60 bis 85 Grad besitzt.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das die Mündung (5) aufweisende Ende der Zuleitung (2) in einer Öffnung eines beheizten Vorheizkörpers (8) steckt, welcher Vorheizkörper (8) von einem Spülgas (22) durchspülbar ist, welches in einen Abstandsraum (9) zwischen Vorheizkörper (8) und Verdampfungskörper (17) eintritt.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (a) der Mündung (5) im Bereich zwischen dem einfachen und dem zweifachen eines Durchmessers (D2, D3) des Prallkörpers (10) liegt.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konstruktions- oder Figurenachse (B) des Prallkörpers (10) radial versetzt zu der durch die Mitte der Mündung (5) verlaufende Achse (A) versetzt angeordnet ist.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Konstruktions- oder Figurenachse (B) des Prallkörpers (10) winkel versetzt zur Achse (A) verläuft.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Prallflächen (12, 24) von einer Zylinderfläche (20) voneinander beabstandet sind.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere, insbesondere parallel zueinander verlaufende Zuleitungen (20) vorgesehen sind, die versetzt zu Zentren (z) von Teilflächen (t, u, v, w) der Stirnseite (17') des Verdampfungskörpers (17) angeordnet sind, wobei jeder Mündung (5) ein Prallkörper (10) zugeordnet ist, wobei der Prallkörper (10) insbesondere eine nicht rotationssymmetrische Gestalt und/ oder eine exzentrische Anordnung zur Mittelachse (A) der Mündung (5) der Zuleitung (2) aufweist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (10) auf der Stirnseite (17') des Verdampfungskörpers (17) sitzt.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.