DE10152430C1 - Vorrichtung und Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit - Google Patents

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit. In einer ersten Kammer wird mittels einer Zerstäuberdüse ein Flüssigkeitsnebel erzeugt, welcher durch das Abscheiden der größeren Tröpchenfraktion in einen Feinstnebel überführt wird. Dieser Feinstnebel wird durch die Zugabe einer zusätzlichen Verdünnungsluft vollständig aufgelöst. Dadurch wird eine mit der Flüssigkeit hochangereichterte Luftmasse erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Verdunstung einer Flüssigkeit, enthaltend eine Nebelkammer, in die eine Flüssigkeit mittels einer Zerstäuberdüse als Flüssigkeitsnebel eingesprüht wird.

Des weiteren betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit.

Die Überführung einer Flüssigkeit in die Gasphase wird meist durch Verdunstung unter Hitzeeinwirkung durchgeführt. Die Verdunstung kann deutlich verstärkt werden, wenn die Flüssigkeit vorher in einen Nebel überführt wird. Das Entweichen dieses Nebels in die Umgebung ist jedoch oft problematisch, da sich die Flüssigkeit wieder niederschlagen kann und insbesondere bei inhomogenen Flüssigkeitsgemischen keineswegs vollständig verdunstet.

Duftstoffe, insbesondere natürliche oder Designerduftstoffe, sind meist Flüssigkeitsgemische aus Substanzen mit stark unterschiedlichen physikalischen und chemischen Eigenschaften. Das Ausbringen wird oft mittels wärmeunterstützter Verdunstung in sogenannten Duftlampen durchgeführt. Auch mittels Versprühen aus Drucksystemen werden Duftstoffe als Aerosol ausgebracht.

Die wärmeunterstütze Verdunstung führt nur beim Einsatz kleiner Mengen, welche relativ schnell vollständig verdunsten, zu einer gleichmäßigen Freisetzung der gesamten Duftstoffzusammensetzung. Große erwärmte Mengen an Duftstoffkompositionen werden statt dessen wärmefraktioniert und erleiden eine Verfälschung der Duftwahrnehmung.

Handelsübliche Sprühsyteme setzen den Duftstoff als Nebeltröpfchen frei. Dies führt immer zu einer nachteiligen hohen Konzentrationswolke des Wirkstoffes und nicht selten schlägt sich die gröbere Tröpfchenfraktion in der Umgebung nieder. Häufig wird der Duftstoff zur nebelförmigen Ausbringung daher in einer alkoholischen Verdünnung vorgelegt. Dies ist jedoch nicht für alle Anwendungen akzeptabel.

Daher war es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verdunstungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, mit der Stoffgemische ohne die Zugabe von Lösungsmitteln gleichmäßig und vollständig sowie ohne Tropfenabscheidung verdunstet werden können.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung zur Verdunstung einer Flüssigkeit gelöst, enthaltend eine Nebelkammer, in die eine Flüssigkeit mittels einer Zerstäuberdüse als Flüssigkeitsnebel eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebelkammer eine Verdunstungskammer nachgeschaltet ist, in der der Flüssigkeitsnebel mittels einer geeigneten Menge zusätzlicher Verdünnungsluft unter Vermischung vollständig in die Gasphase überführt wird, wobei das Übergangsstück zwischen der Nebelkammer und der Verdunstungskammer so ausgeführt ist, daß keine oder fast keine Luftwirbel von der Nebelkammer in die Verdunstungskammer übertragen werden.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Nebelkammer mindestens eine Ablauföffnung für abgeschiedene Nebeltropfen auf. Dieser Ablauf kann beispielsweise direkt in den Vorlagebehälter der Zerstäuberdüse führen.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ragt das Übergangsstück in die Nebelkammer hinein und verringert so den Eintrag von Luftwirbeln und großen Nebeltropfen in das Übergangsstück.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Übergangsstück eine ausreichende Verengung und/oder Länge auf und vermeidet so weitestgehend eine Übertragung von Luftwirbeln von der Nebelkammer in die Verdunstungskammer.

In einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Einlaßöffnung der Verdünnungsluft in der Verdunstungskammer zur Einlaßöffnung des Nebels so positioniert ist, daß eine Verwirbelung beider Luftströme stattfindet.

Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung betrifft ein Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit, bei dem die Flüssigkeit zuerst in einer Nebelkammer in einen Nebel überführt wird, wobei gleichzeitig durch Impaktion an der Innenwand eine Vorabscheidung großer Nebeltropfen erfolgt, und anschließend der Feinstnebel unter weitestgehender Vermeidung von Wirbeln in eine zweiten Kammer gelangt, in der der Nebel mit Verdünnungsluft verwirbelt wird und so vollständig verdunstet.

Vorzugsweise werden Nebeltropfen mit einer Größe von mehr als 200 µm, besonders bevorzugt mit einer Größe von mehr als 50 µm, durch die Beschleunigung durch die Zerstäuberdüse an der Innenwand der Nebelkammer durch Impaktion abgeschieden.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform wird die Transportgeschwindigkeit der Nebeltropfen so eingestellt, daß die Geschwindigkeit der Nebeltropfen mit einer Größe von mehr als 200 µm (Durchmesser), vorzugsweise mit einer Größe von mehr als 50 µm, durch das Durchgangsstück geringer ist als ihre Sinkgeschwindigkeit.

Bevorzugt werden die in der Nebelkammer abgeschiedene Nebeltropfen durch eine Rücklaufzuführung wieder in die Vorlage der Zerstäuberdüse überführt.

Im Falle der Verwendung einer Einstoffzerstäuberdüse wird vorzugsweise eine zusätzliche Trägerluft in die erste Kammer eingegeben.

Ein zur Lösung der Aufgabe geeignetes Verfahren ist in den Patentansprüchen 6 bis 11 beschrieben.

Das erfindungsgemäße Verfahren wird vorzugsweise mit den oben beschriebenen erfindungsgemäßen Vorrichtungen durchgeführt.

Die Vorrichtung und das damit durchführbare Verfahren werden im folgenden kurz und beispielhaft dargestellt.

Eine Zerstäuberdüse produziert ausreichend kinetische Energie zur Verwirbelung des Luftdruckstrahls und zur Abscheidung der Tröpfchenfraktion, welche eine relativ zur Gesamttröpfchenmenge große Masse besitzen, an der Innenwand der Nebelkammer (Impaktion).

Die verbleibende vorfraktionierte Feinstnebelfraktion gelangt nun mit der Luftströmung in ein Übergangsstück aus der Nebelkammer hinaus. Durch dieses Übergangsstück gelangen vorzugsweise nur Tröpfchen, deren Absinkgeschwindigkeit geringer ist als die Geschwindigkeit der aufsteigenden Luftmasse. Dies führt zu einer weiteren Abscheidung von unerwünscht großen Tropfengrößen aus der Nebelmasse.

Gleichzeitig gewährleistet das Übergangstück eine völlige Beruhigung der Luftverwirbelung. Dadurch wird vermieden, daß durch Luftwirbel auch Tröpfchengrößen mit großem Durchmeser ausgetragen werden können, die dann unvollständig in der folgenden Verdunstungskammer verdunsten.

Der von allen größeren Tröpfchen befreite Nebel gelangt so in die Verdunstungskammer. In dieser Verdunstungskammer wird über ein geeignet angeordnetes Einlaßstück eine ausreichend große Menge Verdünnungsluft unter erneuter Wirbelbildung zugeführt, und so eine vollständige Verdunstung des Nebels erreicht.

Durch die vorhergegangene Abscheidung größerer Tröpfchenanteile aus dem Nebel liegen nur noch hinreichend kleine Tröpfchen vor. Diese Tröpfchen haben eine sehr große Oberfläche im Verhältniss zu ihrer Masse, was zu einem schnellen Übergang in die Gasphase führt.

Vorteilhaft für das vorgestellte Verfahren ist die Verwendung einer Düse mit hohem Anteil an feinsten Nebeltröpfchen, wie sie beispielsweise in der DE 44 17 709 A1 beschrieben wird.

Die mit Duftstoff hochangereicherte Luftmasse entweicht dann aus einer Öffnung aus der Vorrichtung. Sie kann nun auch ohne Tropfenabscheidung, beispielsweise über eine Schlauchleitung in eine Klimaanlage geleitet werden.

Das vorgestellte Verfahren ermöglicht die unverfälschte Freisetzung von Duftstoffen in die Umgebungsluft ohne Verdünnungslösungen. Die vorgestellte Vorrichtung ermöglicht auch das Freisetzen von großen Mengen Duftstoff in kurzer Zeit, so daß eine Beduftung großer Räume über eine Klimaanlage ermöglicht wird. Gerade für diese Anwendung ist die aerosolfreie Ausbringung aus Sicherheitgründen besonders wichtig.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Die dargestellte Abbildung einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt eine Nebelkammer 1, in welcher mittels Druckluft 8 und einer Zerstäuberdüse 6 ein Flüssigkeitsnebel 15 aus der zu verdunstenden Flüssigkeit erzeugt wird.

Der erzeugte Flüssigkeitsnebel 15 wirbelt 9 in dieser Nebelkammer 1 umher. Anschließend gelangt der verbleibende Feinstnebel über den Gaslauf 10 in das Übergangsstück 2. Hier findet eine deutliche Beruhigung der Gasbewegung statt.

Beim Austritt des Feinstnebels 11 aus dem Übergangsstück 2 in die Verdunstungskammer 3 wird dieser nun abermals mit einer zusätzlichen Verdünnungsluft 12 aus der Lufteinlaßöffnung 7 vermischt und verwirbelt 13. In dieser Verdunstungskammer 3 löst sich der Feinstnebel 11 vollständig auf.

Aus einer Öffnung 4 entweicht die hochangereicherte, aber nebelfreie Luftmasse 14. Die Ablauföffnung 5 am unteren Ende der Vorrichtung hat Verbindung zum Vorratsgefäß (nicht gezeigt) der Flüssigkeit. Hier laufen die Flüssigkeitsmengen zurück, die in der Nebelkammer 1 an der Wand abgeschieden wurden.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur Verdunstung einer Flüssigkeit enthaltend eine Nebelkammer (1), in die eine Flüssigkeit mittels einer Zerstäuberdüse (6) als Flüssigkeitsnebel (15) eingesprüht wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebelkammer (1) eine Verdunstungskammer (3) nachgeschaltet ist, in der der Flüssigkeitsnebel (15) mittels einer geeigneten Menge zusätzlicher Verdünnungsluft (12) unter Vermischung vollständig in die Gasphase überführt wird, wobei das Übergangsstück (2) zwischen der Nebelkammer und der Verdunstungskammer so ausgeführt ist, daß keine oder fast keine Luftwirbel von der Nebelkammer (1) in die Verdunstungskammer (3) übertragen werden.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nebelkammer (1) mindestens eine Ablauföffnung (5) für abgeschiedene Nebeltropfen aufweist.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (2) in die Nebelkammer (1) hineinragt.

4. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Übergangsstück (2) eine ausreichende Verengung und/oder Länge aufweist und so eine Übertragung von Luftwirbeln von der Nebelkammer (1) in die Verdunstungskammer (3) weitestgehend vermieden werden.

5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (7) der Verdünnungsluft (12) zur Einlaßöffnung (Übergangsstück 2) des Feinstnebels (11) so positioniert ist, daß eine Verwirbelung beider Luftströme stattfindet.

6. Verfahren zur Verdunstung einer Flüssigkeit, dadurch gekennzeichnet, daß die Flüssigkeit zuerst in einer Nebelkammer in einen Nebel überführt wird, wobei gleichzeitig durch Impaktion an der Innenwand eine Vorabscheidung großer Nebeltropfen erfolgt, und anschließend der Flüssigkeitsnebel unter weitestgehender Vermeidung von Wirbeln in eine Verdunstungskammer gelangt, in der der Nebel mit Verdünnungsluft verwirbelt wird und so vollständig verdunstet.

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Nebeltropfen mit einer Größe von mehr als 200 µm, vorzugsweise von mehr als 50 µm durch die Beschleunigung durch die Zerstäuberdüse an der Innenwand der Nebelkammer durch Impaktion abgeschieden werden.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Transportgeschwindigkeit der Nebeltropfen mit einer Größe von mehr als 200 µm, vorzugsweise von mehr als 50 µm, durch das Übergangsstück geringer ist als ihre Sinkgeschwindigkeit.

9. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nebelkammer abgeschiedene Nebeltropfen durch eine Rücklaufzuführung wieder in die Vorlage der Zerstäuberdüse gelangen.

10. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer Einstoffzerstäuberdüse eine zusätzliche Trägerluft in die Nebelkammer eingegeben wird.

11. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Verdunstung mittels einer Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 durchgeführt wird.