DE1757791B2

DE1757791B2 - Vorrichtung zum Herstellen eines Aerosols

Info

Publication number: DE1757791B2
Application number: DE1757791A
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Mennecy Guichard (Frankreich)
Original assignee: INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE CHIMIQUE APPLIQUEE (IRCHA) PARIS
Current assignee: INSTITUT NATIONAL DE RECHERCHE CHIMIQUE APPLIQUEE (IRCHA) PARIS
Priority date: 1967-06-14
Filing date: 1968-06-14
Publication date: 1974-08-01
Also published as: FR1539710A; GB1228649A; DE1757791A1; DE1757791C3

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Herstellen eines Aerosols, mit einem hochwandigen Flüssigkeitsbehälter, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht.

Es ist bekannt, Gase auf thermischem Wege, beispielsweise durch Erhitzen von Wasser, anzufeuchten, wobei man Dampf erhält, den man in geeigneten Anteilen mit dem anzufeuchtenden Gas mischt.

Es ist gleichfalls bekannt, Gase durch einfaches Einperlenlassen oder Durcnluitei durch eine Waschflasche oder eine Scheibe aus Frittematerial oder gebranntem Glas anzufeuchten. Hierbei wird das Gas in Blasen zerteilt, die sich während des Aufsteigens in der Flüssigkeitsschicht mit Wasserdampf beladen. Die Wirksamkeit des Einperlenlassens oder des Durchblasens ist um so besser, je feiner die Blasen sind, da man auf diese Weise eine Vergrößerung der spezifischen Oberfläche der zerteilten Phase herbeiführt und gleichzeitig eine Vergrößerung des Dampfdruckes beim Gleichgewicht bezüglich des theoretischen Druckes des Gases über einer Ebene erhält.

Aus der USA.-Patentschrift 1346 811 sind ein Verfahren und e^:ne Vorrichtung zum Versprühen von Flüssigkeiten mit Hilfe eines Luftstroms bekannt.

Ebenso ist es üblich, ein Gas durch Einspritzen eines Wasseraerosols in den Gasstrom anzufeuchten, wobei durch einen Flüssigkeitsstrahl, der durch eine enge öffnung gepreßt wird, oder durch ein pneumatisches System zerstäubt wird.

Eine Vorrichtung bekannter Art zum Herstellen eines Aerosols ist in der britischen Patentschrift 598 993 beschrieben. Diese Vorrichtung weist einen hochwandigen Flüssigkeitsbehälter auf, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht. Bei dieser Vorrichtung wird das Gas durch die Membran in die Flüssigkeit eingeleitet und auf diese Weise mit ihr in Kontakt gebracht.

Weder mit Hilfe der Vorrichtung gemäß der genannten britischen Patentschrift noch mit Hilfe der vorgenannten bekannten Verfahren ist es möglich, einen Grad der Anfeuchtung zu erreichen entsprechend dem Gleichgewicht bei der betrachteten Temperatur. Im allgemeinen wird die Luft bei einer Temperatur von 50 bis 60⁰C unvollständig gesättigt, worauf eine Abkühlung folgt, die die Sättigung der Luft bestimmt.

Die der Erfindung zugiunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Vorrichtung der vorbeschriebenen Art derart auszugestalten, daß Aerosole mit einem dem Gleichgewichtszustand bei der jeweiligen Tem-

peratur entsprechenden Flüssigkeitsgehalt hergestellt werden können. Insbesondere soll der Grad der Anfeuchtung eines Gas.;s, wie beispielsweise Luft, dem Gleichgewicht bei der jeweiligen Temperatur entsprechen.

Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß die Membran über wenigstens 50% ihrer Gesamtfläche Poren mit gleichem Durchmesser von etwa 7 μ au; weist.

Wenn bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung das Gas durch die Poren der speziellen mikroporösen Membran in die Flüssigkeit einperlt, bilden sich Gabblasen, die bereits in dieser Form ein Aerosol enthalten. Die Bildung eines solchen Aerosols kanu durch eine Beleuchtung der Gasblasen von der Seite her vor einer schwarzen Wand direkt beobachte! werden.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung erhält man einen guten Wirkungsgrad bezüglich der

Erzeugung eines Aerosols bzw. künstlichen Nebels. Es ist eine kontinuierliche Behandlung der Gase bei der Aerosolbildung möglich und man erhält exakt reproduzierbare Ergebnisse. Man erhält ferner stabile Aerosole einer Flüssigkeit in einem Gas, das eine Flüssigkeitsmenge enthält, die bemerkenswert höher ist als jene, die zur Sättigung bei der Gastemperatur notwendig ist. Schließlich kanr man mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein Aerosol einer Flüssigkeit in einem Gas herstellen, das automatisch

auf die Verbrauchstemperatur eingestellt ist. Dies ist möglich auf Grund der extremen Zerteilung des durch Einperlenlassen bzw. Durchblasen erhaltenen Gases und der Ausbildung von Mikroblasen, wodurch das Gas augenblicklich die Temperatur der

Behandlungsflüssigkeit, die man vorteilhafterweise auf die Temperatur für die weitere Verwendung des Aerosols einstellt, annimmt.

Die sich an der Basis der Kolonne befindende poröse Wand bewirkt außerdem die Sterilisation bzw. Entkeimung des durch diese Wand strömenden Gases durch Filtrieren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung und ihre Wirkungsweise wird im folgenden an Hand der schematischen Zeichnung erläutert.

Hiernach besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer Kolonne 1, die an ihrer Basis einen Kasten 2 aufweist, über dem eine poröse Membran 3 angebracht ist, auf der eine Flüssigkeitssäule 4 steht, deren Höhe minimal 1 cm beträgt und in keinem Fall die gesamte Höhe der Kolonne 1 übersteigt. Das Gas wird an der Basis der Kolonne 1 durch den Rohransatz 5 in den Kasten 2 mit einem Durchsatz eingeleitet, der einen Überdruck unter der porösen Membran 3 hervorruft. Das Gas strömt durch die poröse Membran 3, die mit sehr feinen Poren gleicher Abmessungen in der Größenordnung von etwa 7 μ perforiert ist, wobei diese Poren wenigstens 5OVo der gesamten Oberfläche der Membran

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ausmachen. Ausströmendes Gas wird am Austritt des Abzugs 6 aufgefangen.

Die Kolonne 1 ist an ihrem oberen Ende mit einem dichten Verschluß 7 versehen, der eine Einrichtung 8 zum Regeln des Druckes in der Kolonne 1 aufweist. Ferner sind Einrichtungen zum Erwärmen bzw. Warmhalten der in der Kolonne enthaltenen Flüssigkeit vorgesehen, wie beispielsweise eine doppelte Wandung 9.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann beliebige Abmessungen haben, beispielsweise solche, die zum Behandeln eines in die Vorrichtung mit Durchsätzen von einige¹¹ cnvVMin. bis einigen nvVMin. eingeleiteten Gases geeignet sind.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung erläutert. Man führt Luft unter einem Druck ein, der höher ist als der ihres Punktes der Blasenbildung. Der Punkt der Blasenbildung der Luft, die durch die Öffnungen von 7 „ Durchmesser strömt, liegt in der Größenordnung von 280 g/cm-. Für einen Druck von 300 g/cm- beträgt der Luftdurchsatz 0,3 l/Min, pro cm^J der porösen Platte. Wenn er sich auf 0,78 l/Min, bei 500 g/cmcrhöht, führt man Luft mit einer relativen Feuchtigkeit von 5 % mit einem Durchsatz ein, der unter der Membran 3 einen Überdruck von mehr als 35Og/cmcrzcugt. Dies hat zur Folge, daß die Luft unter diesem Überdruck die Membran 3 durchströmt und in die Flüssigkeitssäule 4 eingeblasen wi-d, die vorteilhafterweise während der gesamten Behandlungsdauer auf einer Temperatur in der Größenordnung von 30" C gehalten wird. Die angefeuchtete, mit Wasser gesättigte Luft, die am oberen Teil der Kolonne 1 ankommt, wird von dieser in Form eines stabilen Flüssigkeitsaerosols abgezogen, das sich bereits auf der Temperatur für die weitere Verwendung befindet.

Die Entnahme des Aerosols erfolgt durch den Abzug 6, der entweder in die Atmosphäre des mit Frischluft zu versorgenden Raumes mündet oder auch an eine Vorrichtung angeschlossen sein kann, der feuchte Luft zugeführt werden muß.

Es ist zu bemerken, daß der Punkt der Blasenbildung — d, h. jener Druck, der unter der mikroporösen Membran angelegt werden muß, damit Jie Blasen unter der Oberfläche dieser mit der Flüssigkeit in Berührung stehenden Membran ihren Ausgang nehmen — von einer Anzahl variabler Faktoren, insbesondere von der Höhe der Flüssigkeitssäule, die über der porösen Membran steht, sowie von den Eigenschaften der porösen Membran abhängt.

Die in die erfindungsgemäße Vorrichtung eingeführte und behandelte Luft ist in dem Augenblick, in dem sie mit Flüssigkeit gesättigt ist und die Temperatur für die weitere Verwendung hat, auf Grund der Filtrierung durch die Membran steril, so daß sie

ίο gegebenenfalls auch für medizinische Zwecke verwendbar ist.

So ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vor allem auf medizinischem Gebiet, insbesondere für die Erzeugung einer künstlichen Atmosphäre bei der Behandlung bestimmter Patienten und im Zusammenhing mit Geräten für die Anästhesie und die Wiederbelebung von Bedeutung. Bisher wurde demgegenüber eine künstliche Atmosphäre mit Druckgasflaschen hergestellt, die immer sehr trocken ist.

Eine weitere Anwendungsmöglichkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die Untersuchung der Auswirkungen von Nebel auf Lebewesen in Versuchskammern.

Weiterhin können auf einfache und wenig kostspielige Weise Probleme der Luftanfeuchtung in erwärmten Räumen ohne Klimaanlage gelöst werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

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Patentanspruch

Vorrichtung zum Herstellen eines Aerosols, mit einem hochwandigen Flüssigkeitsbehälter, der im oberen Abschnitt mit einem Gasauslaß und im unteren Abschnitt mit einer porösen Membran versehen ist, auf der die Flüssigkeitssäule steht und unter der eine Gaseintrittskammer vorgesehen ist, in der ein zum Einperlen des Gases durch die Membran hindurch in die Flüssigkeit ausreichender Gasdruck herrscht, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3) über wenigstens 50°/o ihrer Gesamtfläche Poren mit gleichem Durchmesser von etwa 1 μ aufweist.