ITMI981977A1 - Procedimento e dispositivo per la generazione di un areosol solido - Google Patents

Description

Descrizione dell’invenzione avente per titolo:

“PROCEDIMENTO E DISPOSITIVO PER LA GENERAZIONE DI UN AEROSOL SOLIDO”

DESCRIZIONE

L’invenzione concerne un iprocedimento per la generazione di un aerosol solido da un aerosol in soluzione, nonché un dispositivo per la generazione di un aerosol solido.

L’invenzione si riferisce in particolare alla generazione di un aerosol solido nucleo di condensazione, dovendo essere generato sui nuclei di condensazione, nell’ambito di un secondo stadio, un aerosol secondario solido che abbia una dispersione altamente omogenea. E tale ad esempio un generatore di aerosol noto del tipo Sinclair-Lamer, in cui in un ugello per due sostanze viene trascinata, da aria compressa fatta passare attraverso il medesimo, una soluzione liquida, quale ad esempio una soluzione di cloruro di sodio, con la quale viene generato un aerosol (primario) in soluzione. Per la generazione di nuclei solidi di condensazione, esso deve essere essiccato, ciò che avviene in un essiccatoio a diffusione presentante, ad esempio, una sostanza essiccante come un gel di silice. L’aerosol primario solido secco viene poi fatto passare attraverso un generatore di aerosol secondario, che presenta un vaporizzatore per aerosol portato a temperatura di regime, ed un connesso tratto di condensazione con dispositivo di riscaldamento. Per lo stato della tecnica si rinvia, a titolo di esempio, a DE 43 12 983 Al .

Svantaggiosa è specialmente la necessità di un essiccatoio a diffusione, in particolare con un gel di silice quale siccativo, perché questo dev’essere continuamente sostituito e depurato e, inoltre, la sostanza al gel di silice può parimenti generare particelle nell’aerosol, che possono portare, nel generatore di dell’aerosol secondario, a particelle più grosse, pregiudicando così l’omogeneità della dispersione dell’aerosol finale generato. Ciò avviene specialmente quando, come spesso è il caso, siano necessarie particelle molto piccole dell’aerosol primario.

Scopo delfinvenzione è dunque di creare un procedimento ed un dispositivo in cui sia evitata la necessità di un essiccatoio a diffusione, con gel di silice quale siccativo.

In base all’invenzione il detto scopo si ottiene con un procedimento del tipo citato sopra, che si caratterizza per il fatto che l’aerosol in soluzione viene convogliato, con goccioline di grossezza inferiore a circa 1 μm, attraverso un vaso di espansione. Un dispositivo per il raggiungimento del detto scopo si caratterizza per un generatore di aerosol in soluzione per la generazione di un aerosol in soluzione, con goccioline di diametro inferiore a 1 pm ed un vaso di espansione connesso al medesimo.

In una conformazione preferita è previsto che l’aerosol in soluzione, dalla parte superiore del vaso di espansione entri nello stesso e/o che l’aerosol esca dal vaso di espansione attraverso la parte superiore di esso, o rispettivamente che il vaso di espansione presenti, nella propria parte superiore, un ingresso, e/o uno scarico.

Il perfezionamento dell’ invenzione prevede che, prima dell’entrata dell’aerosol in soluzione nel vaso di espansione, dall’aerosol in soluzione vengano siano separate goccioline in un separatore a ciclone o semplicemente in un separatore, entrando in particolare un aerosol in soluzione generato nel separatore a ciclone in direzione tangenziale. Una dimensione ridotta delle goccioline può essere assicurata specialmente per il fatto che il diametro del ciclone è inferiore a 30 mm e la lunghezza del tubo! che porta ad esso in direzione tangenziale è superiore a 15 mm, mentre il diametro del tubo misura meno di 4 mm. Preferibilmente è previsto che l’aerosol in soluzione venga generato da una corrente in volume della soluzione di 0,5-0,75 1/h, operandosi in particolare con una corrente in volume, per la generazione dell’aerosol, di 3-5 l/min.

Ulteriori vantaggi e caratteristiche dell’invenzione si ricavano dalle rivendicazioni e dalla seguente descrizione, nella quale è spiegato in dettaglio un esempio di realizzazione dell’ invenzione, con riferimento al disegno. In esso mostra:

Fig. 1 un generatore di aerosol del tipo Sinclair-Lamer, con un dispositivo secondo l’invenzione per la generazione di un aerosol (primario);

Fig. 2 il dispositivo secondo l’invenzione in sezione verticale;

Fig. 3 il dispositivo secondo l’invenzione in vista dall’alto, parzialmente tagliato; e Fig. 4 una rappresentazione ingrandita dell’ugello per due sostanze impiegato nel dispositivo secondo l’invenzione.

Un generatore di aerosol Sinclair-Lamer presenta una fonte 1 di gas inerte, ad esempio sotto forma di bombola sotto pressione, a valle della quale è sistemato un riduttore 2 di pressione. A questo può seguire un filtro 3. In base all’invenzione è inoltre previsto un generatore 4 dell’aerosol primario, per la generazione di un aerosol primario solido. Può essere presente inoltre un misuratore 6 di portata. In tutti i casi un generatore di aerosol Sinclair-Lemer presenta inoltre un generatore 7 di aerosol secondario, per la generazione di un aerosol secondario mediante condensazione di sostanza per aerosol evaporata, sui nuclei di condensazione della sostanza' solida generati dal generatore dell’aerosol primario, il generatore dell’aerosol secondario presenta] un vaporizzatore 8 per aerosol, portato a temperatura di regime, nel quale viene fatto evaporare aerosol in conformità alla temperatura portata a regime ed alla pressione di saturazione del vapore, fino alla concentrazione di saturazione. Al vaporizzatore 8 dell’aerosol si unisce un tratto 9 di condensazione, con un dispositivo 10 di riscaldamento. Qui la miscela nucleovapore viene dapprima riscaldata fin oltre il punto di ebollizione della sostanza per l’aerosol, venendo così fatti nuovamente evaporare i prodotti di condensazione formatisi prematuramente, sicché essi non svolgono azioni di disturbo sull’aerosol. Nel tratto di condensazione la miscela nucleo-vapore, con flusso laminare, viene raffreddata. Grazie alla soprassaturazione che in tal modo si produce, ha luogo una condensazione della sostanza dell’aerosol sui nuclei di condensazione.

Inoltre nel generatore 7 dell’aerosol in condensazione può essere previsto un elemento di separazione dei nuclei, eventualmente con un bypass per la regolazione della condensazione dei nuclei di diffusione e, inoltre, un bypass lungo il vaporizzatore dell’aerosol, per la regolazione della concentrazione del vapore, in modo di per sé noto.

Il generatore di aerosol primario, per la generazione di un aerosol solido presentante nuclei di condensazione, presenta innanzitutto un blocco 11 funzionale, sul cui lato 12 inferiore sono fissate, mediante filettature, da un lato una bottiglia 13 per soluzioni saline, che contiene una soluzione 14 salina, e d’altra parte una camera 16 di espansione. Al di sopra della bottiglia 13 per soluzioni è formata, nel blocco 11, una cavità 17, che è collegata alla bottiglia 13 tramite un elemento 18 a tubo. La cavità 17 è coperta, sul lato 18 (n.d.t.: 18’) del blocco 11 funzionale, da un blocco 19 di scarico che reca un manicotto 21 di scarico penetrante in profondità, ma non fino al fondo della cavità 17.

Di fianco alla cavità 17 è previsto, in direzione della medesima, un ingresso 22 per aerosol liquidi, che porta nella cavità 17 perpendicolarmente e tangenzialmente. L’ingresso 22 e la cavità 17 formano così insieme un ciclone 23, o separatore a ciclone.

A monte dell’ingresso 22 è sistemato un ugello 24 per due sostanze che presenta un tubo capillare 26 centrale e, poco prima dello sbocco 27 del tubo capillare 26 di circa 20 mm di lunghezza e 0,5 mm di diametro, ha una camera 28 anulare nella quale sbocca radialmente un ingresso 29 per gas inerti. Il tubo 26 capillare il suo scarico 27 sboccano appena prima del tubo 22 di ingresso del ciclone.

Esso è collegato, attraverso un tubo 31, alla bottiglia 13 delle soluzioni. Il manicotto 21 del blocco 19 di copertura è collegato, tramite un condotto 32, con un ingresso 33 che porta nella zona superiore del vaso 18 di espansione. Sempre dal lato superiore del vaso 16 di espansione, un condotto 34 di scarico prosegue e perviene, ad esempio, in modo particolare attraverso un dispositivo 6 di misurazione nonché eventualmente attraverso gli elementi citati sopra, ad un generatore 7 di aerosol secondario, come quello descritto sopra.

Con il generatore di aerosol primario solido secondo l’invenzione, spiegato sopra, viene generato un aerosol sòlido con particelle secche di grandezza inferiore ad 1 μm di diametro, che possono essere impiegate in modo ottimale quali nuclei di condensazione in un generatore di aerosol secondario, come nel descritto generatore di aerosol Sinclair-Lamer.

A tale scopo il tubo 22 di ingresso del ciclone 23 presenta, nell’esempio di realizzazione illustrato, un diametro di 3 mm ed una lunghezza di 18 mm e la cavità 17 un diametro di 25 mm.

Attraverso l’ingresso 29 gas inerte sotto pressione, ad esempio ad una sovrappressione di un bar, fluisce nell’ugello 24 per due sostanze e trascina così, attraverso il tubo 26 capillare, una soluzione 14, come una soluzione di NaCl con una concentrazione di circa 10 mg/1, fuori dal recipiente 13 delle soluzioni, formando in tal modo un aerosol liquido che, attraverso il tubicino 22 del separatore a ciclone, entra tangenzialmente nella cavità 17, che presenta una parete perimetrale cilindrica. Concentrazioni di NaCl di 8-20 mg/1 sono senz’altro adatte. Nell’esempio di realizzazione si è operato con una corrente in volume di 0,64 1/h della soluzione pura, una corrente del gas di 4 l/min ed una velocità di afflusso di circa 185 m/sec. Con altre soluzioni possono essere opportune altre concentrazioni e parametri di funzionamento. È essenziale che essi siano impostati in modo tale per cui la grandezza delle goccioline che entrano nel vaso di espansione non superi sostanzialmente 1 μm, ciò che si può provare nei modi usuali, in modo da poter impostare i parametri.

Le particelle più grosse vengono separate, mentre le particelle più piccole, a causa della sovrappressione, entrano, attraverso il manicotto 21 ed il tubo 22, nel vaso 16 di espansione, nel quale ha luogo una condensazione e quindi un consolidamento delle goccioline dell’aerosol liquido. Solo nuclei di sostanze solide escono attraverso il tubo 34 e possono essere ulteriormente impiegate, nel modo indicato sopra, quali nuclei di condensazione.

La massima grandezza delle particelle di sostanze solide può essere controllata specialmente attraverso i dati del generatore di aerosol in soluzione, nonché i parametri di funzionamento. Quanto minore è il diametro della cavità 17, tanto minori sono le particelle solide e anche più lungo è il tubo di ingresso.

Claims (22)

1. RIVENDICAZIONI 1. Procedimento per la generazione di un aerosol solido da un aerosol in soluzione, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione, con goccioline di grandezza inferiore a circa 1 μm, viene convogliato attraverso un vaso di espansione.
2. 2. Procedimento secondo la rivendicazione 1, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione, dalla parte superiore del vaso di espansione, entra nel medesimo.
3. 3. Procedimento secondo la rivendicazione 1 o 2, caratterizzato dal fatto che l’aerosol esce dal vaso di espansione attraverso la parte superiore del medesimo.
4. 4. Procedimento secondo uria delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che, prima dell’ingresso dell’aerosol in soluzione nel vaso di espansione, dall’aerosol in soluzione vengono separate in un separatore goccioline del liquido.
5. 5. Procedimento secondo la rivendicazione 4, caratterizzato dal fatto che le goccioline del liquido vengono separate in un separatore a ciclone.
6. 6. Procedimento secondo la rivendicazione 4 o 5, caratterizzato dal fatto che un aerosol in soluzione generato entra tangenzialmente nel separatore.
7. 7. Procedimento secondo la 'rivendicazione 4, 5 o 6, caratterizzato dal fatto che la separazione delle goccioline; della soluzione ha luogo in un ciclone con un diametro inferiore a 30 mm.
8. 8. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 4 a 7, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione entra tangenzialmente nel ciclone, attraverso un tubicino di lunghezza superiore a 15 mm.
9. 9. Procedimento secondo uria delle rivendicazioni 4-8, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione entra nel separatore attraverso un tubicino di diametro inferiore a 4 mm.
10. 10. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione viene generato in un ugello emulsionatore (ugello per due sostanze).
11. 11. Procedimento secondo una delle precedenti rivendicazioni, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione viene generato con una corrente in volume di 0,5-0,75 1/h della soluzione.
12. 12. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 1 a 11, caratterizzato dal fatto che si opera con una corrente in volume di gas di 3-5 1/h per la generazione dell’aerosol.
13. 13. Procedimento secondo una delle rivendicazioni da 4 a 12, caratterizzato dal fatto che l’aerosol in soluzione entra nel separatore ad una velocità compresa fra 150 m/sec e 200 m/sec.
14. 14. Dispositivo per la generazione di un aerosol solido, caratterizzato da un generatore (23) di aerosol in soluzione, per la generazione di un aerosol in soluzione, con goccioline di diametro inferiore a 1 μm ed un vaso (16) di espansione ad esso unito.
15. 15. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, caratterizzato dal fatto che il vaso (16) di espansione presenta, nella sua parte superiore, un ingresso e/o un’uscita.
16. 16. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 14 o 15, caratterizzato dal fatto che il generatore di aerosol in soluzione presenta un ugello (24) emulsionatore (ugello per due sostanze).
17. 17. Dispositivo secondo la rivendicazione 14, 15, o 16, caratterizzato dal fatto che il generatore di aerosol in soluzione presenta un separatore (23).
18. 18. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, caratterizzato dal fatto che il separatore è un separatore (23) a ciclone.
19. 19. Dispositivo secondo la rivendicazione 18, caratterizzato dal fatto che il separatore (23) a ciclone presenta un tubo di ingresso che porta tangenzialmente in esso, a monte del quale è sistemato l’ugello (24) emulsionatore.
20. 20. Dispositivo secondo la rivendicazione 17, 18, o 19, caratterizzato dal fatto che il separatore (23) presenta un diametro inferiore a 30 mm.
21. 21. Dispositivo secondo la rivendicazione 19 o 20, caratterizzato dal fatto che il tubo (22) di ingresso presenta'una lunghezza superiore a 15 mm.
22. 22. Dispositivo secondo una delle rivendicazioni 19-21, caratterizzato dal fatto che il tubo (22) di ingresso presenta un diametro inferiore a 4 mm.