EP4387770A1 - Ultraschall-zerstäuber - Google Patents

Ultraschall-zerstäuber

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Publication number
EP4387770A1
EP4387770A1 EP22719770.4A EP22719770A EP4387770A1 EP 4387770 A1 EP4387770 A1 EP 4387770A1 EP 22719770 A EP22719770 A EP 22719770A EP 4387770 A1 EP4387770 A1 EP 4387770A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
liquid
gas
outlet opening
laval
gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP22719770.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hans-Jörg FÜRPA
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Element 6 GmbH
Original Assignee
Element 6 GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Element 6 GmbH filed Critical Element 6 GmbH
Publication of EP4387770A1 publication Critical patent/EP4387770A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/02—Spray pistols; Apparatus for discharge
    • B05B7/06—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane
    • B05B7/062—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet
    • B05B7/066—Spray pistols; Apparatus for discharge with at least one outlet orifice surrounding another approximately in the same plane with only one liquid outlet and at least one gas outlet with an inner liquid outlet surrounded by at least one annular gas outlet
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B17/00—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups
    • B05B17/04—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods
    • B05B17/06—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations
    • B05B17/0692—Apparatus for spraying or atomising liquids or other fluent materials, not covered by the preceding groups operating with special methods using ultrasonic or other kinds of vibrations generated by a fluid
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B1/00—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means
    • B05B1/26—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets
    • B05B1/262—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors
    • B05B1/265—Nozzles, spray heads or other outlets, with or without auxiliary devices such as valves, heating means with means for mechanically breaking-up or deflecting the jet after discharge, e.g. with fixed deflectors; Breaking-up the discharged liquid or other fluent material by impinging jets with fixed deflectors the liquid or other fluent material being symmetrically deflected about the axis of the nozzle

Definitions

  • the invention relates to an ultrasonic atomizer for atomizing a liquid into fine droplets, in particular for homogenizing the liquid, having: a central axis, an inner part with a liquid channel that extends along the central axis and opens into a liquid outlet opening, an outer part with a gas channel , which opens into a gas outlet opening.
  • DE 19632642A1 discloses a spray nozzle in which a liquid is guided along two liquid flow surfaces. Ultrasonic gas jets are directed onto the liquid flow surfaces. The gas flow spreads the liquid as a thin film that flows to the rim. The thin film flow becomes thinner, separates from the edge and is sprayed in the form of liquid droplets. The liquid droplets are drawn to the gas jet convergence point where they are further broken up into fine particles by the shock waves of the gas jets. The fine particles are quickly pulled away from the edge by the gas flow.
  • the disadvantage is the complicated structure of this spray nozzle and the associated high production costs.
  • a tear-off point for the liquid is provided in this prior art. The atomization takes place at the gas jet convergence point by impingement with the gas jets from two sides. Furthermore, this spray nozzle can only be used under restricted operating and environmental conditions. Finally, the narrow Liquid channels not very suitable for liquids containing solids.
  • Rotating tools such as dispersing discs and rotor-stator systems can be used, which transmit high shear forces to the fluid and achieve a dispersal and fragmentation of the disperse phase.
  • the droplet size achieved is limited to a few micrometers.
  • the stirring intensity and duration can be critical because of the temperature input. These methods are therefore only conditionally suitable for continuous operation.
  • High-pressure homogenizers a combination of a high-pressure pump and a special valve, are mainly used to produce nanoemulsions in the pharmaceutical sector.
  • the sudden relaxation of several hundred bar of overpressure causes a breakdown into droplets in the nanometer range. Shear forces on the product are significant.
  • the throughput, the quality achieved and the process management are heavily dependent on the target specifications and whether a pre-emulsion has already been processed.
  • Droplet-based microfluidics is a new and expandable technology. Droplets are formed at the intersection of two immiscible liquids (T-junction). Several factors, such as geometry, flow velocities or fluid properties, can influence the droplet size. It is a continuous and largely reproducible process for the production of nanoemulsions.
  • Membrane or extruder technology is mainly used in filtration.
  • the disperse phase is forced through a substrate with nanopores and mixes with the continuous phase.
  • the advantage of the procedure is very Even distribution in the emulsion with the smallest droplet sizes and moderate pre-pressures.
  • the membrane area limits the throughput, which is reflected in the investment costs.
  • the cleaning is very complex.
  • the object of the invention is to alleviate at least individual disadvantages of the prior art or. to fix .
  • the aim of the invention is preferably to enable liquids to be atomized in a simple, reliable manner using a compact apparatus.
  • the ultrasonic atomizer has a gas channel with a Laval gap running annularly around the central axis, which is set up to accelerate the gas to supersonic speed (seen in the flow direction of the gas) in front of the gas outlet opening.
  • the method for atomizing a liquid into fine droplets provides the following step:
  • the location and direction information such as “inside”, “outside”, “radial”, “axial”, “circumferentially” refer to the central axis of the ultrasonic nebulizer.
  • information such as “front” refers. , “rear”, “before” and “after” on the flow direction of the gas or the liquid.
  • the gas at the gas outlet opening acts as an atomizing agent, with which the liquid is broken up into fine droplets of preferably less than 10 micrometers after the liquid outlet opening.
  • the gas is accelerated to supersonic speed with the aid of the Laval gap by the gas inlet pressure.
  • the cross section of the gas channel first narrows and then widens, with the transition from the narrowing cross section via the Laval gap to the widening cross section being continuous. Only different types of Laval nozzles with circular or elliptical cross sections are known in the prior art.
  • the ultrasonic atomizer according to the invention has an annular, in particular circular, Laval gap, which is preferably arranged symmetrically about the central axis.
  • the liquid channel can thus extend in the axial direction, along the central axis.
  • the liquid channel preferably has a cylindrical (or tapering towards the front) liquid outlet section whose central axis essentially coincides with the central axis of the ultrasonic nebulizer.
  • the acceleration of the gas in the Laval gap creates shock waves, which entrain the liquid after the gas outlet opening and atomize it particularly effectively.
  • This version has a number of advantages. Apart from the gaseous atomizing medium and a moderate delivery pressure of the liquid, no other auxiliary materials or sources of energy are required to produce the finest droplets. Due to the direct energy input, the fluid particles can be conditioned with the help of steam, air or nitrogen as a gaseous atomizing medium. Depending on the application the contact time even has the side effect of sterilization. Due to the compact design of the ultrasonic atomizer and flexible connection options, retrofitting in existing systems can be made possible. The appropriate gases are available in most process plants. Because the ultrasonic nebulizer preferably has no moving parts, wear and tear is minimal.
  • the liquid channel preferably extends in a straight line between a liquid supply opening and the liquid outlet opening. As a result, the cleaning requirements for pharmaceutical applications can be better met. If the liquid channel is free of built-in components, suspensions in particular can also be introduced into the liquid channel. When the “liquid” in the liquid channel is mentioned below, it should of course also include suspensions.
  • the central axis of the nebulizer is substantially vertical when in use. This variant has the advantage that the atomizer can be self-emptying after use, since the liquid can run outwards due to gravity.
  • the central axis of the nebulizer is, in use, arranged at an angle of less than 90° to the horizontal or substantially horizontal.
  • the gas outlet opening is preferably ring-shaped and is arranged at a radial distance from the central axis.
  • the ultrasonic atomizer preferably has a gas supply opening for supplying the gas into the gas channel.
  • the gas duct can be connected to a gas supply section adjoining the gas supply opening, which is formed in particular on a gas supply part that is different from the outer part.
  • the gas supply section preferably extends at an angle, in particular essentially at a right angle, to the central axis.
  • a ring-shaped in particular Connect the gas guide section in the direction of the central axis, which can merge into a gas outlet section that opens into the gas outlet opening.
  • the gas routing section and/or the gas outlet section of the gas channel preferably extend between the outside of the inner part and the inside of the outer part.
  • the annular Laval gap i.e. encircling by 360°, preferably has a width (i.e. an extension perpendicular to the flow direction of the gas) of 0.1 millimeters (mm) to 1 mm, in particular of 0.2 mm to 0.4 mm, at the narrowest point mm, on .
  • the width of the Laval gap can be adjusted with an adjusting element, for example from 0.2 mm to 0.4 mm.
  • the gas channel has a gas outlet section that runs obliquely outwards and opens into the gas outlet opening. Surprisingly, a particularly effective atomization of the liquid jet is achieved with this configuration.
  • the gas outlet section has an outlet cone with an opening angle of 100° to 150°.
  • the outlet cone is formed by a conical boundary surface of the outer part, the central axis of which preferably coincides with the central axis.
  • the gas accelerated to supersonic speed is ejected in the form of a hollow cone through the gas outlet opening.
  • the inner part has a liquid-guiding surface around the liquid outlet opening, which is surrounded by the gas outlet opening.
  • the liquid guiding surface extends to form the liquid film between the inner liquid outlet opening and the outer gas outlet opening.
  • the liquid flows outwards along the liquid guiding surface under the action of the gas, ie away from the central axis, until the liquid is caught by the gas jet and atomized.
  • a tear-off edge for the liquid is formed on the radially outer edge of the liquid-guiding surface.
  • the tear-off edge is preferably essentially circular.
  • the liquid is preferably discharged to the environment at the tear-off edge of the liquid-guiding surface as a free jet.
  • a substantially planar liquid guiding surface is provided, which preferably extends substantially perpendicularly to the central axis. Seen in the direction of the central axis, the essentially planar liquid guiding surface is preferably essentially annular.
  • a liquid-guiding surface that protrudes forward beyond the gas outlet opening and is in particular convexly curved is provided.
  • This variant has the particular advantage that the expansion of the liquid guiding surface for the formation of the liquid film is increased.
  • the outer part preferably has an inward projection and/or the inner part has an outward projection.
  • the inward protrusion is preferably provided in a ring-shaped, circumferential manner on the outer part and the outward protrusion is provided in a ring-shaped, circumferential manner on the inner part.
  • the ratio is between the inner diameter of the projection (ie the shortest distance between two 180° opposite inward sections of the projection) and the diameter of the liquid guiding surface from 0.95 to 1.2, in particular from 1 to 1.1.
  • the Laval gap is provided at the free end, i.e. at the inflection point, of the inward projection.
  • This design has the particular advantage that the inner part can be centered particularly easily with respect to the outer part in order to form the Laval gap uniformly over the circumference.
  • the Laval gap is provided inward on a (front) exit flank of the projection.
  • the Laval gap is positioned further forward than the inflection point of the protrusion inward. This version is characterized by a particularly fine resolution.
  • the Laval gap is provided inward on a (rear) entry flank of the projection.
  • the gas jet can be reflected at the inner part before the gas jet is guided through the outlet section to the gas outlet opening. It can also be advantageous that the inner part can be removed from the outer part to the rear, i.e. away from the gas outlet opening.
  • the overpressure of the gas in front of the Laval gap is from 1.25 bar/g (bar above atmospheric pressure) to 4 bar/g, in particular from 1.5 bar/g to 2.5 bar/g.
  • the excess pressure of the liquid compared to atmospheric pressure at the liquid inlet opening can be from 0.1 bar to 1 bar, in particular from 0.2 to 0.5 bar.
  • a gas in particular air, steam, nitrogen or a noble gas are used.
  • the liquid has at least two (or more, miscible or immiscible) phases (with or without solids content), for example oil and water.
  • the liquid is broken up into droplets by the shock waves and can be collected in a suitable container. Due to the fine atomization, uniform distribution and thorough mixing, the collected liquid mixture or emulsion advantageously has very homogeneous characteristics. Furthermore, a continuous operation can be made possible.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section of a first embodiment of an ultrasonic nebulizer according to the invention.
  • Fig. 2 shows the detail A highlighted in Fig. 1.
  • Fig. 3 shows a cross section of the ultrasonic nebulizer along the line III-III in Fig. 1.
  • Fig. 4 shows a longitudinal section of a second embodiment of the ultrasonic nebulizer according to the invention.
  • Fig. 5 shows detail B highlighted in Fig. 4.
  • Fig. 6 shows a cross section of the ultrasonic nebulizer along the line VI-VI in Fig. 4.
  • Fig. 7 shows a longitudinal section of a third embodiment of the ultrasonic nebulizer according to the invention.
  • Fig. 8 shows detail C highlighted in Fig. 7.
  • Fig. 9 shows a cross section of the ultrasonic nebulizer along the line IX-IX in Fig. 7.
  • FIG. 10 shows a further embodiment of the front area of the ultrasonic nebulizer with a liquid guiding surface curved convexly outwards.
  • the ultrasonic atomizer 1 shows an ultrasonic atomizer 1 in longitudinal section, with which a liquid can be atomized, i.e. divided into fine droplets.
  • the ultrasonic atomizer 1 is particularly suitable for homogenizing a multi-phase liquid.
  • the ultrasonic atomizer 1 has an inner part 2 with a liquid channel 3 which extends in the direction of a central axis 4 of the inner part 2 .
  • the liquid passage 3 has a liquid supply port 5A at the rear end of the core 2 (as viewed in the liquid flow direction) and a liquid discharge port 5B at the front end of the core 2 .
  • the liquid is discharged from the liquid passage 3 to the outside via the liquid discharge opening 5B.
  • the ultrasonic nebulizer 1 has a sleeve-shaped outer part 6 which accommodates the inner part 2 on the inside.
  • the outer part 6 has a gas channel 7 for a gaseous atomizing medium, hereinafter referred to as "gas".
  • a gas supply part has a gas supply section 7A, which is arranged at right angles to the central axis 4
  • the outer part 6 has a gas guide section 7B connected to the gas supply section 7A parallel to the central axis 4 and a gas outlet section 7C (described in more detail below) which (seen in the flow direction of the gas) opens into a gas outlet opening 8 at the front end of the outer part 6, via which the gas is discharged from the gas channel 7 to the outside.
  • the gas channel 7 has a Laval nozzle in the form of a Laval gap 9 running annularly around the central axis, with which the gas is accelerated to supersonic speed before it reaches the gas outlet opening 8, so that an underexpanded gas jet is generated in the gas outlet opening 8. This causes a post-expansion of the gas in the gas outlet opening 8.
  • the gas outlet section 7C is inclined to the central axis 4.
  • FIG. The gas outlet section 7C has an outlet cone 10 with an aperture angle of 90° to 120°, relative to a conical boundary surface 11 of the outlet cone 10. In the embodiment shown, the opening angle is approximately 120°.
  • the inner part 2 has at the front end (seen in the flow direction of the liquid) a liquid guiding surface 12 which delimits the liquid outlet opening 5B (annular here) on the inside and is surrounded by the gas outlet opening 8 on the outside.
  • a tear-off edge 13 for the liquid is formed on the radially outer edge of the liquid-guiding surface 12 .
  • a planar liquid guiding surface 12 is provided, which extends essentially perpendicularly and essentially symmetrically around the central axis 4 .
  • the liquid guiding surface 12 is curved convexly (ie forward). This increases the surface area of the liquid guiding surface 12 .
  • the outer part 6 has an inwardly protruding projection 14 with a curved inner (free) end to form the Laval gap 9 .
  • the inward extension of the projection 14 decreases radially inward (seen in the flow direction of the gas).
  • the inner part 2 widens in the flow direction of the gas up to the gas outlet opening 8.
  • the Laval gap 9 is provided at the free end, ie at the turning point, of the projection 14 inward.
  • the outer part 6 also has the inwardly protruding projection 14 on the outer part 6 for forming the Laval gap 9 .
  • the inner part 2 is shaped and arranged relative to the outer part 6 in such a way that the Laval gap 9 is formed inwards on a front exit flank 14A (not named in the drawing) of the projection 14 .
  • the inner part 2 is shaped and arranged relative to the outer part 6 in such a way that the Laval gap 9 is formed inward at a rear entry flank 14B of the projection 14 .
  • the ultrasonic atomizer 1 can be used to carry out the following process for atomizing the liquid into fine droplets, in particular for homogenizing several phases of the liquid:
  • Atomization of the liquid after it has passed the liquid outlet opening with the gas accelerated to supersonic speed is accelerated to supersonic speed.

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Abstract

Ultraschall-Zerstäuber (1) und Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren der Flüssigkeit, aufweisend: eine Mittelachse (4), ein Innenteil (2) mit einem entlang der Mittelachse (4) erstreckten Flüssigkeitskanal (3), der in eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5B) mündet, ein Außenteil (6) mit einem Gaskanal (7), welcher in eine Gasaustrittsöffnung (8) mündet, wobei der Gaskanal (6) einen ringförmig um die Mittelachse (4) verlaufenden Lavalspalt (9) zur Beschleunigung des Gases auf Überschallgeschwindigkeit vor der Gasaustrittsöffnung (8) aufweist.

Description

Ultraschall- Zer stäuber
Die Erfindung betri f ft einen Ultraschall-Zerstäuber zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren der Flüssigkeit , aufweisend : eine Mittelachse , ein Innenteil mit einem entlang der Mittelachse erstreckten Flüssigkeitskanal , der in eine Flüssigkeitsaustrittsöf fnung mündet , ein Außenteil mit einem Gaskanal , welcher in eine Gasaustrittsöf fnung mündet .
Weiters betri f ft die Erfindung ein Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren der Flüssigkeit , mit den Schritten :
Leiten der Flüssigkeit durch einen Flüssigkeitskanal eines Innenteils zu einer Flüssigkeitsaustrittsöf fnung,
Leiten eines Gases durch einen Gaskanal eines Außenteils zu einer Gasaustrittsöf fnung .
Aus der DE 19632642A1 ist eine Sprühdüse bekannt , bei welcher eine Flüssigkeit entlang zweier Flüssigkeitsströmungs flächen geführt wird . Ultraschall-Gasstrahlen werden auf die Flüssigkeitsströmungs flächen gerichtet . Die Gasströmung verteilt die Flüssigkeit als dünnen Film, der bis zum Rand strömt . Die Dünnfilmströmung wird dünner, trennt sich von dem Rand und wird in Form flüssiger Tröpfchen gesprüht . Die flüssigen Tröpfchen werden zu dem Gasstrahl-Konvergenzpunkt angesaugt , wo sie weiter in feine Partikel durch die Stoßwellen der Gasstrahlen aufgeteilt werden . Die feinen Partikel werden durch die Gasströmung schnell von dem Rand weggezogen . Nachteilig ist j edoch der kompli zierte Aufbau dieser Sprühdüse und der damit verbundene hohe Fertigungsaufwand . Darüber hinaus ist bei diesem Stand der Technik eine Abrissspitze für die Flüssigkeit vorgesehen . Die Zerstäubung erfolgt am Gasstrahl-Konvergenzpunkt durch Beaufschlagung mit den Gasstrahlen von zwei Seiten . Weiters ist diese Sprühdüse nur unter eingeschränkten Betriebsund Umgebungsbedingungen nutzbar . Schließlich sind die schmalen Flüssigkeitskanäle wenig geeignet für Flüssigkeiten mit Feststof f an teil .
Darüber hinaus sind im Stand der Technik verschiedene Verfahren zur Herstellung von Emulsionen bekannt .
So können rotierende Werkzeuge wie Dispergierscheiben und Rotor- Stator-Systeme zum Einsatz kommen, welche hohe Scherkräfte auf das Fluid übertragen und eine Zer- und Verteilung der dispersen Phase erzielen . Die erzielte Tröpfchengröße ist j edoch mit einigen Mikrometer limitiert . Zudem kann die Rührintensität und -dauer wegen des Temperatureintrags kritisch sein . Diese Verfahren eignen sich daher nur bedingt für einen kontinuierlichen Betrieb .
Zur Herstellung von Nanoemulsionen im pharmazeutischen Bereich werden hauptsächlich Hochdruckhomogenisatoren, eine Kombination aus Hochdruckpumpe und eines speziellen Ventils , verwendet . Die plötzliche Entspannung von mehreren hundert Bar Überdruck bewirkt eine Zerteilung auf Tröpfchen im Nanometer-Bereich . Die Scherkräfte auf das Produkt sind beträchtlich . Außerdem ist die Durchsatzleistung, die erzielte Qualität wie auch die Prozess führung stark abhängig von den Zielvorgaben und ob eine bereits aufbereitete Voremulsion vorliegt .
Eine neuartige und ausbaufähige Technologie stellt die tropfenbasierte Mikrofluidik ( engl . „microf luidics" ) dar . Tropfen werden an einem Schnittpunkt von zwei unmischbaren Flüssigkeiten ( T- Junction) gebildet . Mehreren Faktoren, wie Geometrie , Strömungsgeschwindigkeiten oder Fluideigenschaften, können die Tropfengröße beeinflussen . Es handelt sich um ein kontinuierliches und weitgehendes reproduzierbares Verfahren zur Herstellung von Nanoemulsionen .
Die Membran- oder Extrudertechnologie kommt hauptsächlich in der Filtration zum Einsatz . Die disperse Phase wird durch ein Substrat mit Nanoporen gepresst und vermischt sich mit der kontinuierlichen Phase . Der Vorteil des Verfahrens ist eine sehr gleichmäßige Verteilung in der Emulsion bei kleinsten Tropfengrößen und moderaten Vordrücken . Die Membranfläche limitiert den Durchsatz , was sich in den Investitionskosten niederschlägt . Zudem ist die Reinigung sehr aufwendig .
In Ultraschall-Systemen erzeugt ein Generator
Ultraschallschwingungen, die mittels einer Ubertragungseinheit ( Sonotrode ) in die Flüssigkeit eingeleitet werden . Dies führt zu Kavitationsef fekten und dementsprechend zur Zerkleinerung von Tropfen . Das komplexe Verfahren kann, abhängig von den Eigenschaften des Zweiphasengemisches , Tröpfchengrößen von wenigen Mikrometer erzeugen . Jedoch ist der Einsatz aufgrund der Skalierbarkeit und dem hohen spezi fischen Energieeintrag nur im Labormaßstab sinnvoll nutzbar .
Demgegenüber besteht die Aufgabe der Erfindung darin, zumindest einzelne Nachteile des Standes der Technik zu lindern bzw . zu beheben . Die Erfindung setzt sich bevorzugt zum Ziel , die Zerstäubung von Flüssigkeiten auf einfache , zuverlässige Weise mit einer kompakten Apparatur zu ermöglichen .
Diese Aufgabe wird mit einem Ultraschall-Zerstäuber nach Anspruch 1 und einem Verfahren nach Anspruch 12 gelöst . Bevorzugte Aus führungs formen sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben .
Der Ultraschall-Zerstäuber weist erfindungsgemäß einen Gaskanal mit einem ringförmig um die Mittelachse verlaufenden Lavalspalt auf , welcher dazu eingerichtet ist , das Gas auf Überschallgeschwindigkeit ( in Strömungsrichtung des Gases gesehen) vor der Gasaustrittsöf fnung zu beschleunigen .
Das Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen sieht erfindungsgemäß den Schritt vor :
Beschleunigen des Gases auf Überschallgeschwindigkeit mittels eines ringförmig um die Mittelachse umlaufenden Lavalspalts innerhalb des Gaskanals . Für die Zwecke dieser Offenbarung beziehen sich die Orts- und Richtungsangaben, wie „innen" , „außen" , „radial" , „axial" , „umlaufend" , auf die Mittelachse des Ultraschall-Zerstäubers . Weiters beziehen sich Angaben wie „vorne" , „hinten" , „vor" und „nach" auf die Strömungsrichtung des Gases bzw . der Flüssigkeit .
Bei dem vorliegenden Ultraschall-Zerstäuber wirkt das Gas an der Gasaustrittsöf fnung als Zerstäubungsmittel , mit welchem die Flüssigkeit nach der Flüssigkeitsaustrittsöf fnung in feine Tröpfchen von vorzugsweise weniger als 10 Mikrometer zerteilt wird . Zu diesem Zweck wird das Gas mit Hil fe des Lavalspalts durch den Gasvordruck auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt . Zur Ausbildung des Lavalspalts verengt sich der Querschnitt des Gaskanals zunächst und weitet sich anschließend, wobei der Übergang vom sich verj üngenden Querschnitt über den Lavalspalt zum sich aufweitenden Querschnitt stetig ist . Im Stand der Technik sind lediglich andersartige Lavaldüsen mit kreis- oder ellipsenförmigen Querschnitten bekannt . Demgegenüber weist der erfindungsgemäße Ultraschall-Zerstäuber einen ringförmigen, insbesondere kreisringförmigen, Lavalspalt auf , welcher vorzugsweise symmetrisch um die Mittelachse angeordnet ist . Somit kann sich der Flüssigkeitskanal in axialer Richtung, entlang der Mittelachse , erstrecken . Bevorzugt weist der Flüssigkeitskanal einen zylindrischen ( oder sich nach vorne ver üngenden) Flüssigkeitsaustrittsabschnitt auf , dessen zentrale Achse im Wesentlichen mit der Mittelachse des Ultraschall-Zerstäubers zusammenfällt . Durch die Beschleunigung des Gases im Lavalspalt entstehen Stoßwellen, welche nach der Gasaustrittsöf fnung die Flüssigkeit mitreißen und besonders ef fektiv zerstäuben .
Diese Aus führung bringt eine Reihe von Vorteilen mit sich . Für die Erzeugung feinster Tröpfchen werden außer dem gas förmigen Zerstäubermedium und einem moderaten Förderdruck der Flüssigkeit keine weiteren Hil fsmittel oder Energiequellen benötigt . Aufgrund des direkten Energieeintrags können die Fluidpartikel mit Hil fe von Dampf , Luft oder Stickstof f als gas förmiges Zerstäubermedium konditioniert werden . Je nach Anwendung kann durch die Kontaktzeit sogar der Nebenef fekt einer Sterilisation erreicht werden . Aufgrund des kompakten Aufbaus des Ultraschall- Zerstäubers und flexibler Anschlussmöglichkeiten kann eine Nachrüstung bei bestehenden Anlagen ermöglicht werden . Die passenden Gase sind in den meisten Prozessanlagen verfügbar . Da der Ultraschall-Zerstäuber bevorzugt keine beweglichen Teile hat , ist der Verschleiß minimal .
Der Flüssigkeitskanal erstreckt sich bevorzugt geradlinig zwischen einer Flüssigkeits zufuhröf fnung und der Flüssigkeitsaustrittsöf fnung . Dadurch können die Reinigungsanforderungen an pharmazeutische Anwendungen besser erfüllt werden . Wenn der Flüssigkeitskanal frei von Einbauten ist , können insbesondere auch Suspensionen in den Flüssigkeitskanal eingeleitet werden . Wenn im Folgenden von der „Flüssigkeit" im Flüssigkeitskanal die Rede ist , sollen selbstverständlich auch Suspensionen umfasst sein .
Bei einer Aus führungsvariante ist die Mittelachse des Zerstäubers in Gebrauch im Wesentlichen vertikal angeordnet . Diese Variante hat den Vorteil , dass der Zerstäuber nach Gebrauch selbstentleerend sein kann, da die Flüssigkeit durch die Schwerkraft nach außen rinnen kann .
Bei einer weiteren Variante ist die Mittelachse des Zerstäubers in Gebrauch im Wesentlichen in einem Winkel von weniger als 90 ° zur Hori zontalen oder im Wesentlichen hori zontal angeordnet .
Die Gasaustrittsöf fnung ist bevorzugt ringförmig und in einem radialen Abstand zur Mittelachse angeordnet . Darüber hinaus weist der Ultraschall-Zerstäuber bevorzugt eine Gas zufuhröf fnung zur Zufuhr des Gases in den Gaskanal auf . Der Gaskanal kann mit einem an die Gas zufuhröf fnung anschließenden Gas zufuhrabschnitt verbunden sein, welcher insbesondere an einem vom Außenteil verschiedenen Gas zufuhrteil ausgebildet ist . Der Gas zufuhrabschnitt erstreckt sich bevorzugt in einem Winkel , insbesondere im Wesentlichen im rechten Winkel , zur Mittelachse . An den Gas zufuhrabschnitt kann ( immer in Strömungsrichtung des Gases gesehen) ein insbesondere ringförmiger Gasführungsabschnitt in Richtung der Mittelachse anschließen, welcher in einen in die Gasaustrittsöffnung mündenden Gasaustrittsabschnitt übergehen kann. Bevorzugt erstrecken sich der Gasführungsabschnitt und/oder der Gasaustrittsabschnitt des Gaskanals zwischen der Außenseite des Innenteils und der Innenseite des Außenteils.
Bevorzugt weist der ringförmige, d.h. um 360° umlaufende, Lavalspalt an der engsten Stelle eine Breite (d.h. eine Erstreckung senkrecht zur Strömungsrichtung des Gases) von 0,1 Millimeter (mm) bis 1 mm, insbesondere von 0,2 mm bis 0,4 mm, auf .
Bei einer bevorzugten Ausführung ist die Breite des Lavalspalts mit einem Justierelement verstellbar, beispielsweise von 0,2 mm bis 0, 4 mm.
Bei einer besonders bevorzugten Aus führungs form weist der Gaskanal einen schräg nach außen verlaufenden, in die Gasaustrittsöffnung mündenden Gasaustrittsabschnitt auf. Mit dieser Ausgestaltung wird überraschend eine besonders wirkungsvolle Zerstäubung des Flüssigkeitsstrahls erreicht.
Besonders bevorzugt ist es, wenn der Gasaustrittsabschnitt einen Austrittskegel mit einem Öf fnungswinkel von 100° bis 150° aufweist. Der Austrittskegel ist durch eine kegelförmige Begrenzungsfläche des Außenteils gebildet, dessen zentrale Achse bevorzugt mit der Mittelachse zusammenfällt. Über die Gasaustrittsöffnung wird das auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigte Gas hohlkegelförmig ausgestoßen.
Um den Flüssigkeitsstrahl mit dem gasförmigen Zerstäubungsmedium in Kontakt zu bringen, ist es günstig, wenn das Innenteil um die Flüssigkeitsaustrittsöffnung herum eine Flüssigkeitsführungsfläche aufweist, welche von der Gasaustrittsöffnung umgeben ist. Somit erstreckt sich die Flüssigkeitsführungsfläche zur Bildung des Flüssigkeitsfilms zwischen der inneren Flüssigkeitsaustrittsöffnung und der äußeren Gasaustrittsöffnung. Im Betrieb strömt die Flüssigkeit unter der Wirkung des Gases entlang der Flüssigkeitsführungsfläche nach außen, d.h. weg von der Mittelachse, bis die Flüssigkeit vom Gasstrahl erfasst und zerstäubt wird.
Für eine wirkungsvolle Zerstäubung der Flüssigkeit ist es günstig, wenn am radial äußeren Rand der Flüssigkeitsführungsfläche eine Abrisskante für die Flüssigkeit gebildet ist. Somit wird die radial nach außen über die Flüssigkeitsführungsfläche strömende Flüssigkeit an der Abrisskante vom Gasstrahl mitgerissen. Bevorzugt ist die Abrisskante im Wesentlichen kreisförmig.
Bevorzugt wird die Flüssigkeit an der Abrisskante der Flüssigkeitsführungsfläche als Freistrahl an die Umgebung abgegeben .
Bei einer ersten Ausführungsvariante ist eine im Wesentlichen ebene Flüssigkeitsführungsfläche vorgesehen, welche sich vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse erstreckt. In Richtung der Mittelachse gesehen ist die im Wesentlichen ebene Flüssigkeitsführungsfläche vorzugsweise im Wesentlichen kreisringförmig.
Bei einer zweiten Ausführungsvariante ist eine über die Gasaustrittsöffnung nach vorne vorstehende, insbesondere konvex gekrümmte, Flüssigkeitsführungsfläche vorgesehen. Diese Ausführungsvariante hat insbesondere den Vorteil, dass die Ausdehnung der Flüssigkeitsführungsfläche für die Bildung des Flüssigkeitsfilms vergrößert wird.
Zur Ausbildung des Lavalspalts weist das Außenteil bevorzugt einen Vorsprung nach innen und/oder das Innenteil einen Vorsprung nach außen auf. Der Vorsprung nach innen ist bevorzugt ringförmig umlaufend am Außenteil bzw. der Vorsprung nach außen ringförmig umlaufend am Innenteil vorgesehen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform beträgt das Verhältnis zwischen dem Innendurchmesser des Vorsprungs (d.h. dem kürzesten Abstand zwischen zwei um 180° gegenüberliegenden Abschnitten des Vorsprungs nach innen) und dem Durchmesser der Flüssigkeitsführungsfläche von 0,95 bis 1,2, insbesondere von 1 bis 1,1.
Bei einer ersten Ausführungsvariante ist der Lavalspalt am freien Ende, d.h. am Wendepunkt, des Vorsprungs nach innen vorgesehen. Diese Ausführung hat insbesondere den Vorteil, dass das Innenteil besonders einfach bezüglich des Außenteils zentriert werden kann, um den Lavalspalt über den Umfang gleichmäßig auszubilden.
Bei einer zweiten Ausführungsvariante ist der Lavalspalt an einer (vorderen) Austrittsflanke des Vorsprungs nach innen vorgesehen. Bei dieser Ausführung ist der Lavalspalt weiter vorne als der Wendepunkt des Vorsprungs nach innen angeordnet. Diese Ausführung zeichnet sich durch eine besonders feine Auflösung aus.
Bei einer dritten Ausführungsvariante ist der Lavalspalt an einer (hinteren) Eintrittsflanke des Vorsprungs nach innen vorgesehen. Bei dieser Ausführung kann der Gasstrahl am Innenteil reflektiert werden, bevor der Gasstrahl durch den Austrittsabschnitt zur Gasaustrittsöffnung geführt wird. Vorteilhaft kann weiters sein, dass das Innenteil nach hinten, d.h. weg von der Gasaustrittsöffnung, aus dem Außenteil ausgebaut werden kann.
Je nach Anwendung beträgt der Überdruck des Gases vor dem Lavalspalt (bei Standardumgebungsbedingungen von 293,15 K und 1 atm sowie einer Gastemperatur von 293,15 K) von 1,25 bar/ü (bar über atmosphärischem Druck) bis 4 bar/ü, insbesondere von 1,5 bar/ü bis 2,5 bar/ü. Der Überdruck der Flüssigkeit gegenüber atmosphärischem Druck an der Flüssigkeitseintrittsöffnung kann von 0,1 bar bis 1 bar, insbesondere von 0,2 bis 0,5 bar, betragen. Als Gas kann insbesondere Luft, Wasserdampf, Stickstoff oder ein Edelgas verwendet werden.
Bei einer bevorzugten Anwendung des Verfahrens weist die Flüssigkeit zumindest zwei (oder mehrere, mischbare oder nicht mischbare) Phasen (mit oder ohne Feststof fgehalt ) auf, beispielsweise Öl und Wasser. Durch die Stoßwellen wird die Flüssigkeit in Tröpfchen zerteilt und kann in einem geeigneten Behältnis aufgefangen werden. Durch die feine Zerstäubung, gleichmäßige Verteilung und gute Durchmischung weist die gesammelte Flüssigkeitsmischung bzw. Emulsion vorteilhafterweise eine sehr homogene Charakteristik auf. Weiters kann ein kontinuierlicher Betrieb ermöglicht werden.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen weiter erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsvariante eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Zerstäubers.
Fig. 2 zeigt das in Fig. 1 hervorgehobene Detail A.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Ultraschall-Zerstäubers entlang der Linie III-III in Fig. 1.
Fig. 4 zeigt einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Ultraschall- Zerstäubers .
Fig. 5 zeigt das in Fig. 4 hervorgehobene Detail B.
Fig. 6 zeigt einen Querschnitt des Ultraschall-Zerstäubers entlang der Linie VI-VI in Fig. 4.
Fig. 7 zeigt einen Längsschnitt einer dritten Ausführungsvariante des erfindungsgemäßen Ultraschall- Zerstäubers . Fig. 8 zeigt das in Fig. 7 hervorgehobene Detail C.
Fig. 9 zeigt einen Querschnitt des Ultraschall-Zerstäubers entlang der Linie IX-IX in Fig. 7.
Fig. 10 zeigt eine weitere Aus führungs form des vorderen Bereichs des Ultraschall-Zerstäubers mit einer konvex nach außen gekrümmten Flüssigkeitsführungsfläche .
Fig. 1 zeigt im Längsschnitt einen Ultraschall-Zerstäuber 1, mit welchem eine Flüssigkeit zerstäubt, d.h. in feine Tröpfchen aufgeteilt, werden kann. Der Ultraschall-Zerstäuber 1 eignet sich insbesondere zum Homogenisieren einer mehrphasigen Flüssigkeit .
Der Ultraschall-Zerstäuber 1 weist ein Innenteil 2 mit einem Flüssigkeitskanal 3 auf, welcher sich in Richtung einer Mittelachse 4 des Innenteils 2 erstreckt. Der Flüssigkeitskanal 3 weist eine Flüssigkeitszufuhröffnung 5A am (in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen) hinteren Ende des Innenteils 2 und eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung 5B am vorderen Ende des Innenteils 2 auf. Uber die Flüssigkeitsaustrittsöffnung 5B wird die Flüssigkeit vom Flüssigkeitskanal 3 nach außen abgegeben. Zudem weist der Ultraschall-Zerstäuber 1 ein hülsenförmiges Außenteil 6 auf, welches das Innenteil 2 im Inneren aufnimmt. Das Außenteil 6 weist einen Gaskanal 7 für ein gasförmiges Zerstäubermedium, nachstehend kurz „Gas", auf. Als Gas kann beispielsweise Stickstoff, Luft, Wasserdampf oder ein Edelgas vorgesehen sein. Ein Gaszufuhrteil weist einen Gaszuführungsabschnitt 7A auf, welcher rechtwinkelig zur Mittelachse 4 angeordnet ist. Das Außenteil 6 weist einen mit dem Gaszuführungsabschnitt 7A verbundenen Gasführungsabschnitt 7B parallel zur Mittelachse 4 und einen (weiter unten näher beschriebenen) Gasaustrittsabschnitt 7C auf, welcher (in Strömungsrichtung des Gases gesehen) am vorderen Ende des Außenteils 6 in eine Gasaustrittsöffnung 8 mündet, über welche das Gas vom Gaskanal 7 nach außen abgegeben wird. In den gezeigten Aus führungs formen weist der Gaskanal 7 eine Lavaldüse in Form eines ringförmig um die Mittelachse verlaufenden Lavalspalts 9 auf, mit welchem vor Erreichen der Gasaustrittsöffnung 8 auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt wird, so dass ein unterexpandierter Gasstrahl in der Gasaustrittsöffnung 8 erzeugt wird. Dies bewirkt eine Nachexpansion des Gases in der Gasaustrittsöffnung 8. Der Gasaustrittsabschnitt 7C ist zur Mittelachse 4 geneigt. Der Gasaustrittsabschnitt 7C weist einen Austrittskegel 10 mit einem Öf fnungswinkel von 90° bis 120°, bezogen auf eine kegelförmige Begrenzungsfläche 11 des Austrittskegels 10, auf. In der dargestellten Aus führungs form beträgt der Öf fnungswinkel ca. 120°. Das Innenteil 2 weist am (in Strömungsrichtung der Flüssigkeit gesehen) vorderen Ende eine Flüssigkeitsführungsfläche 12 auf, welche die (hier kreisringförmige) Flüssigkeitsaustrittsöffnung 5B innenseitig begrenzt und außenseitig von der Gasaustrittsöffnung 8 umgeben ist. Am radial äußeren Rand der Flüssigkeitsführungsfläche 12 ist eine Abrisskante 13 für die Flüssigkeit gebildet. In der gezeigten Aus führungs form ist eine plane Flüssigkeitsführungsfläche 12 vorgesehen, welche sich im Wesentlichen senkrecht und im Wesentlichen symmetrisch um die Mittelachse 4 erstreckt. In der Ausführungsvariante der Fig. 13 ist die Flüssigkeitsführungsfläche 12 konvex (d.h. nach vorne) gekrümmt. Dadurch wird die Oberfläche der Flüssigkeitsführungsfläche 12 vergrößert.
In der Ausführungsvariante der Fig. 1 bis 3 weist das Außenteil 6 zur Ausbildung des Lavalspalts 9 einen nach innen abstehenden Vorsprung 14 mit einem gekrümmten inneren (freien) Ende auf. Die Erstreckung des Vorsprungs 14 nach innen nimmt (in Strömungsrichtung des Gases gesehen) radial nach innen ab. Das Innenteil 2 weitet sich in Strömungsrichtung des Gases bis zur Gasaustrittsöffnung 8. Bei dieser Ausführungsvariante ist der Lavalspalt 9 am freien Ende, d.h. am Wendepunkt, des Vorsprungs 14 nach innen vorgesehen. In der Aus führungsvariante der Fig . 4 bis 6 weist das Außenteil 6 zur Ausbildung des Lavalspalts 9 ebenfalls den nach innen abstehenden Vorsprung 14 am Außenteil 6 auf . Das Innenteil 2 ist relativ zum Außenteil 6 so geformt und angeordnet , dass der Lavalspalt 9 an einer vorderen Austritts flanke 14A (nicht in der Zeichnung benannt ) des Vorsprungs 14 nach innen ausgebildet ist . In der Aus führungsvariante der Fig . 7 bis 9 ist das Innenteil 2 relativ zum Außenteil 6 so geformt und angeordnet , dass der Lavalspalt 9 an einer hinteren Eintritts flanke 14B des Vorsprungs 14 nach innen ausgebildet ist .
Mit dem Ultraschall-Zerstäuber 1 kann folgendes Verfahren zum Zerstäuben der Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren mehrerer Phasen der Flüssigkeit , durchgeführt werden :
Leiten der Flüssigkeit durch den Flüssigkeitskanal des Innenteils 2 zur Flüssigkeitsaustrittsöf fnung 5B,
Leiten des Gases durch den Gaskanal des Außenteils 6 zur Gasaustrittsöf fnung 8 ,
Beschleunigen des Gases auf Überschallgeschwindigkeit mittels des ringförmig um die Mittelachse umlaufenden Lavalspalts 9 innerhalb des Gaskanals , und
Zerstäuben der Flüssigkeit nach dem Passieren der Flüssigkeitsaustrittsöf fnung mit dem auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigten Gas .

Claims

Ansprüche :
1. Ultraschall-Zerstäuber (1) zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren der Flüssigkeit, aufweisend: eine Mittelachse (4) , ein Innenteil (2) mit einem entlang der Mittelachse (4) erstreckten Flüssigkeitskanal (3) , der in eine Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5B) mündet, ein Außenteil (6) mit einem Gaskanal (7) , welcher in eine Gasaustrittsöffnung (8) mündet, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (6) einen ringförmig um die Mittelachse (4) verlaufenden Lavalspalt (9) zur Beschleunigung des Gases auf Überschallgeschwindigkeit vor der Gasaustrittsöffnung (8) aufweist .
2. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gaskanal (7) einen schräg nach außen verlaufenden, in die Gasaustrittsöffnung (8) mündenden Gasaustrittsabschnitt (7C) aufweist.
3. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Gasaustrittsabschnitt (7C) einen Austrittskegel (10) mit einem Öf fnungswinkel von 90° bis 120° aufweist .
4. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil (2) um die Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5B) eine Flüssigkeitsführungsfläche (12) aufweist, welche von der Gasaustrittsöffnung (8) umgeben ist.
5. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass am radial äußeren Rand der Flüssigkeitsführungsfläche (12) eine Abrisskante (13) für die Flüssigkeit gebildet ist.
6. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine im Wesentlichen ebene Flüssigkeitsführungsfläche (12) vorgesehen ist, welche sich vorzugsweise im Wesentlichen senkrecht zur Mittelachse (4) erstreckt .
7. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine über die Gasaustrittsöffnung (8) nach vorne vorstehende, insbesondere konvex gekrümmte, Flüssigkeitsführungsfläche (12) vorgesehen ist.
8. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Ausbildung des Lavalspalts (9) das Außenteil (6) einen Vorsprung nach innen (14) aufweist.
9. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lavalspalt (9) am freien Ende des Vorsprungs nach innen (14) vorgesehen ist.
10. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lavalspalt (9) an einer Austrittsflanke (14A) des Vorsprungs nach innen (14) vorgesehen ist .
11. Ultraschall-Zerstäuber (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Lavalspalt (9) an einer Eintrittsflanke (14B) des Vorsprungs nach innen (14) vorgesehen ist .
12. Verfahren zum Zerstäuben einer Flüssigkeit in feine Tröpfchen, insbesondere zum Homogenisieren der Flüssigkeit, mit den Schritten:
Leiten der Flüssigkeit durch einen Flüssigkeitskanal (3) eines Innenteils (2) zu einer Flüssigkeitsaustrittsöffnung (5B) ,
Leiten eines Gases durch einen Gaskanal (7) eines Außenteils (6) zu einer Gasaustrittsöffnung (8) , gekennzeichnet durch
Beschleunigen des Gases auf Überschallgeschwindigkeit 15 mittels eines ringförmig um die Mittelachse umlaufenden Lavalspalts (9) innerhalb des Gaskanals (7) .
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