Düse zur Verdünnung von Phosphorwasserstoff

Beschreibung

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Düse zur Verdünnung von Phosphorwasserstoff (chem. Formel PH₃), die aus einer rohrförmigen Lufteinleitung und einem ringförmig angeordneten Spalt (Ringspalt) und/oder mindestens einem lateral angeordneten Rohren als PH₃-Einleitung besteht, wobei die Stärke der Spaltöffnung und/oder der Röhrchenöffnung maximal

des Durchmessers der rohrförmigen Lufteinleitung und/oder des Abstandes der Oberfläche eines Luftlenkungselements von der Innenseite der rohrförmigen Lufteinleitung im Bereich des PH₃-Eintritts beträgt.

[0002] Bekanntlich wird PH₃ seit Jahrezehnten zur Schädlingsbekämpfung und zur Prophylaxe beim Vorratsschutz, insbesondere bei Lebensmitteln und Futtermitteln eingesetzt.

[0003] PH₃ bildet jedoch bekanntlich mit Luft ein leicht entzündbares Gasgemisch, wobei die Zündgrenze bei 1,8 % PH₃ -Konzentration liegt. Wird dieser Wert überschritten, so neigt PH₃ zur Selbstentzündung.

[0004] Es wurden daher bereits zahlreiche Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, um eine gefahrlose Verdünnung des PH₃ mit Luft durchzuführen.

[0005] Zum nächstkommenden Stand der Technik ist hierbei auf die Deutsche Offenlegungsschrift 198 39 385 hinzuweisen, die ein wirkungsvolles Verfahren zur direkten Verdünnung von PH₃ mit Luft beschreibt, bei dem die Mischung Luft/PH₃ unter oder in Gegenwart von Wasser durchgeführt wird.

[0006] Zum ferner liegenden Stand der Technik ist weiterhin auf die Deutsche Patentschrift DE 691 29 456 T2, die Internationale Patentanmeldung WO93/25075 A1 hinzuweisen.

[0007] Demgegenüber offenbart vorliegende Erfindung ein einfach zu bedienendes Handgerät in Gestalt einer Düse, das leicht transportabel und rasch an jedem beliebigen Einsatzort verwendbar ist.

[0008] Es handelt sich also um ein universell und rasch einsetzbares Gerät. Die erfindungsgemäße Düse konnte beispielsweise problemlos innerhalb einer Stunde 90.000 Liter Luft mit PH₃ vermischen unter Erreichung eines Gehalts der Luft von 10.000 ppm an PH₃ .

[0009] Zum technologischen Hintergrund ist festzustellen, dass beim Entzünden eines zündbaren Gemisches von Luft und PH₃ sich die Reaktionszone mit Überschallgeschwindigkeit verbreiten kann.

[0010] Wird ein PH₃ -Strom in einen Luftstrom geleitet, so kommt es am Mischpunkt oder der Mischzone sofort zur Selbstzündung, wobei es am Austrittspunkt des PH₃ zu kleinen Explosionen kommt, die sofort durch die von der Explosion bewirkten Ausdehnung und nachfolgende Kontraktion einen Resonanzvorgang auslösen.

[0011] Dieses Phänomen macht sich durch ein pfeifendes Geräusch bemerkbar. Bei diesen Explosionen entsteht eine gelb-rote flüssige Mischung von Phosphorsäure und Poly-Phosphinen.

[0012] Die gleichen Phänomene wurden auch beim Zudosieren von PH₃ in einen Luftstrom durch kleine Bohrungen hindurch beobachtet, wobei sich die Bohrlöcher stets mit verunreinigender gelber Säure verschmutzten und zusetzten und deren Durchmesser 1-2 mm beträgt.

[0013] Die vorgenannten nachteiligen Phänomene werden durch das vorgenannte Verfahren gemäß deutscher Offenlegungsschrift 198 39 385 vermieden, da das Wasser eine Resonanz der Explosionen verhindert.

[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt nun die überraschende Erkenntnis zugrunde, dass die Schaffung einer laminaren Strömung an PH₃ entlang der Innenwandung einer rohrförmigen Lufteinleitung eine optimale Vermischung von Luft und PH₃ ohne Entzündungsgefahr bis unter die Zündgrenze bewirkt.

[0015] Bei der erfindungsgemäßen Düse wird das Auftreten einer Zündung dadurch verhindert, dass die kritischen Bedingungen nur in einer sehr dünnen Schicht auftreten. Die PH₃ -Schicht wird sofort von einem starken Luftstrom mitgerissen und in die Luft eingemischt.

[0016] Hierdurch gelingt es, Mischungen herzustellen, die bis zu 10.000 ppm PH₃ enthalten, ohne dass es dabei zu einer Zündung in der Mischzone kommt. Dies ist auch dadurch feststellbar, dass sich in der Mischzone keine gelbe Phosphorsäure bildet.

[0017] Wird ein glühender Eisenstab genau vor den Mischpunkt in der Düse gehalten, so kommt es bis zu einer Konzentration von 5000 ppm PH₃ nicht zu einer anhaltenden Zündung. Nur solange die Zündung vorhanden ist, ist das pfeifende Geräusch zu hören.

[0018] In der Praxis werden für Begasungszwecke keine Mischungen mit einem höheren PH₃ -Anteil als 2000 ppm angewendet.

[0019] Das Wesen vorliegender Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Figuren 1 - 3, die beispielhaft eine bevorzugte Ausführungsform zeigen, weiterhin erläutert. Die Figuren zeigen einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Vorrichtung.

[0020] Die Ausführungsform der Figur 1 besteht aus einer beidseitig offenen Röhre, die mit der Bezugsziffer 1 gekennzeichnet ist. Diese Röhre weist einen Ringspalt 2 auf, der einen ringförmigen Vorsatz 3 aufweist, in den in Richtung des Pfeils 4 PH₃ strömt, das sodann an der Eintrittsstelle 5 entlang der Wandung des Rohrs 1 strömt. Gleichzeitig strömt Luft mit sehr hoher Geschwindigkeit in die Öffnung 6 des Rohrs 1 in Richtung des Pfeils 6a, wobei die an sich schon laminare Strömung des PH₃ noch eine wesentlich dünnere Schicht bildet. Die Austrittsöffnung des Luft-PH₃ -Gemischs ist mit der Bezugsziffer 7, dessen Strömungsrichtung mit 7a gekennzeichnet.

[0021] Um nun den Druck der sehr schnell strömenden Luft auf das laminar strömende PH₃ noch zu verstärken, ist gemäss einer bevorzugten Ausführungsform im Rohr 1 ein geschossähnlicher Körper 8 angeordnet, dessen Spitze in Richtung der Lufteintrittsöffnung 6 zeigt, wobei die dickste Stelle des geschossähnlichen Körpers 8 im Bereich des Ringspalts 2 angeordnet ist. 8 = Luftlenkungselement. Die durch das Rohr geleitete Luft hat beispielsweise einen Überdruck von 350 bis 440 mm Wassersäule und eine Geschwindigkeit von 250 bis 370 km/h.

[0022] Die Austrittspalte 2 für das PH₃ soll einen Durchmesser von 0.2 mm in der Regel nicht überschreiten. Es wurden Düsen mit Ringspaltdurchmessern von 0,6 mm; 0,3 mm und 0,1 mm getestet, wobei sich der letztere Wert als optimal herausstellte.

[0023] Beim Vorhandensein des geschossähnlichen Körpers 8 wird erreicht, dass die Stärke der Luftschicht 9 über der PH₃ -Schicht bevorzugtermassen den Wert von 5 mm nicht überschreitet.

[0024] Bei der Ausführungsform gemäss Figur 2 ist gegenüber Figur 1 der geschossähnliche Körper nicht vorhanden.

[0025] Die erfindungsgemäße Düse lässt sich leicht aus einer Reihe von rasch zusammen zu bauenden Elementen herstellen, welche durch O-Ringe abgedichtet sind. Genauso leicht lässt sich die Düse, die bevorzugtermassen aus Edelstahl besteht, wieder zerlegen, besichtigen und gegebenenfalls reinigen.

[0026] Nach einer weiteren Ausführungsform, die in Figur 3 dargestellt ist, wird die Funktion der PH₃ -Einleitung von Einzelröhrchen, welche die Bezugsziffer 9 tragen, übernommen, d.h. der Ringspalt kann teilweise oder ganz von den Röhrchen ersetzt werden, deren Austrittsöffnungen parallel zur Innenwand des Rohrs 1 liegen.

[0027] Figur 3 zeigt einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Düse mit diesem Röhrchenelement.

[0028] Mit der Bezugsziffer 1 ist das beidseitig offene Rohr, mit 9 die Röhrchen, mit 8 das geschossähnliche Luftlenkungselement und mit 10 ein ringförmiges Vorsatzelement bezeichnet.

Ansprüche

1. Düse zur Verdünnung von Phosphorwasserstoff (chemische Formel PH₃) mit Gasen, insbesondere mit Luft,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie aus einer rohrförmigen Lufteinleitung (6) mit einem ringförmigen Spalt (2) und/oder mit mindestens einem lateral angeordneten Röhrchen (9) als PH₃-Einleitung besteht, wobei die Stärke der Spaltöffnung und/oder der Röhrchenöffnung maximal

des Durchmesser der rohrförmigen Lufteinleitung und/oder des Abstands der Oberfläche eines Luftlenkungselements von der Innenseite der rohrförmigen Lufteinleitung im Bereich des PH₃ -Eintritts beträgt.

2. Düse nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
dass in der rohrförmigen Lufteinleitung (6) als Luftlenkungselement ein geschossähnlicher Körper (8) angeordnet ist, dessen Spitze in Richtung der Lufteintrittsöffnung (6) zeigt, wobei der Bereich des größten Durchmessers des Elements (8) im Bereich des PH₃ -Eintritts in die rohrförmige Lufteinleitung (6) liegt.

3. Düse nach Anspruch 1-2,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie aus Edelstahl besteht.

4. Düse nach Anspruch 1-3,
dadurch gekennzeichnet,
dass sie aus verbindbaren Einzelteilen besteht.

Claims

1. Nozzle for the dilution of phosphine (chemical formula PH₃) with gases, in particular with air,
characterised in that it consists of a tubular air pipe (6) with an annular aperture (2) and/or with at least one small lateral pipe (9), which is used to add the phosphine. The width of the annular aperture and/or of the small pipe must not exceed ¹/₂₅ of the diameter of the tubular air pipe and/or of the distance between the surface of an air direction element and the inside of the tubular air pipe at the point where PH₃ is fed into the system.

2. Nozzle according to claim 1,
characterised in that
in the tubular air pipe (6) there is a projectile shaped body (8), which serves as an air direction element. The tip of this body points towards the aperture used for air access. The diameter of this body (8) is at its largest at the point where PH₃ is fed into the tubular air pipe (6).

3. Nozzle according to claim 1-2,
characterised in that
it consists of stainless steal.

4. Nozzle according to claim 1-3,
characterised in that
it consists of parts that can be interconnected.

Revendications

1. Tuyère utilisée pour la dilution de phosphine (formule chimique : PH₃) par des gaz, particulièrement par de l'air,
caractérisée en ce qu'elle est constituée d'une conduite d'air tubulaire (6) avec une ouverture annulaire (2) et/ou au moins un petit tube latéral (9) destinés à l'alimentation de la phosphine, l'épaisseur de l'ouverture annulaire ou du petit tube ne pouvant pas dépasser ¹/₂₅ du diamètre de la conduite d'air tubulaire et/ou de la distance entre la surface de l'élément de direction d'air et l'intérieur de la conduite d'air tubulaire dans le secteur où l'air est alimenté en PH₃.

2. Tuyère selon la revendication 1,
caractérisée en ce que
dans la conduite d'air tubulaire (6), il se trouve un corps ressemblant à une ogive (8), qui sert comme élément de guidage d'air et dont la pointe est dirigée vers l'ouverture par laquelle l'air est introduit. L'élément (8) a son diamètre maximum dans le secteur où l'air est alimenté en PH₃.

3. Tuyère selon la revendication 1- 2,
caractérisée en ce que
la tuyère est en acier inoxydable.

4. Tuyère selon la revendication 1- 3,
caractérisé en ce que
la tuyère est constituée de pièces pouvant être interconnectées.

Zeichnung