DE10160589A1

DE10160589A1 - Vortrenner für Einlässe von Kaskadenimpaktoren

Info

Publication number: DE10160589A1
Application number: DE10160589A
Authority: DE
Inventors: Daryl L Roberts; Virgil A Marple
Original assignee: MSP Corp
Current assignee: MSP Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2002-06-13
Also published as: US20020070148A1; GB2371001B; GB2371001B8; GB0129272D0; GB2371001A; US6595368B2; GB2371001A8

Abstract

Ein Vortrenner zum Abtrennen großer Teilchen aus einem Fluidstrom hat ein Gehäuse, das eine Innenkammer mit einem Einlaß und einem Auslaß bildet, und eine Trennerplatte in der Kammer zwischen dem Einlaß und Auslaß. Die Trennerplatte hat eine zum Einlaß weisende Oberfläche, die mit einem Flüssigkeit enthaltenden Behälter versehen ist, in den der Strom geleitet wird, wenn er durch den Einlaß in die Innenkammer eintritt. Durch die Trennerplatte geht eine Folge von Düsenöffnungen benachbart zu ihrem Umfang auf der Außenseite des Behälters. Die zum Umfang der Trennerplatte benachbarten Düsenöffnungen liegen über einer zum Auslaß benachbarten Oberfläche des Gehäuses. Somit hat der Vortrenner zwei Aufprallstufen, die eine Verwendung über einen breiten Bereich von Durchflüssen ermöglichen. Die Trennerplatte und das Gehäuse haben Oberflächen, die so zulaufen, daß Flüssigkeit im Gehäuse abgelassen werden kann, wenn das Gehäuse umgedreht wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

In vielen Fällen ist es erwünscht, einen Vortrenner für Aerosole zu haben, die durch einen Kaskaden- Teilchengehaltsprüfer bzw. Kaskadenimpaktor zur Klassifizierung geführt werden, wobei die größeren Teilchen vor Eintritt in den Impaktor entfernt werden.

Ein Kaskadenimpaktor unter Verwendung eines Vortrenners ist in der US-Patentanmeldung 09/679963 und 09/679936, die durch Verweis eingefügt ist und am 5. Oktober 2000 eingereicht wurde, dargestellt. Die Art von Impaktor, die einen Vortrenner nutzen kann, ist eine, die ein sehr geringes Volumen von zu analysierendem aktivem Material hat, wobei das aktive Material in einem Fluidstrom eingearbeitet ist, der inerte Teilchen aufweist, die relativ groß sind. Die größeren inerten Teilchen kommen nicht zur Analyse, werden aber zum Mitführen der aktiven Materialien auf dispergierte Weise im Verlauf der gesamten Gasaufgabe benötigt.

Häufig ist ein Vortrenner beim Messen der aerodyna mischen Größe von Teilchen erforderlich, die aus Trocken pulverinhalatoren abgegeben werden, da diese Formulierungen oft einen erheblichen Anteil von Streck- bzw. Verdünnungs- oder Trägerteilchen enthalten. Das Verdünnungsmittel, gewöhnlich Laktose, besteht vorwiegend aus Teilchen, die größer als 20 Mikrometer sind, während die arzneimittel haltigen Teilchen wesentlich kleiner als 10 Mikrometer sind. Durch das große Material kommt es zu Problemen für die Charakterisierung der aerodynamischen Größe mittels Kaska denaufprall, da die Menge so groß ist, daß sie das Fassungs vermögen der ersten Stufe des Impaktors übersteigt. Folglich können größere Teilchen zu feineren Stufen im Impaktor durchprallen, was die Größenverteilung verzerrt. Sind ferner die Verdünnungsteilchen sehr viel größer als die Trenngrenze der ersten Stufe, lassen sie sich möglicherweise auch bei niedrigen Belastungswerten nicht effizient abfangen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft einen Vortrenner zur Verwendung mit einem Kaskadenimpaktor, der große Teilchen vom Strom abtrennt, die weit außerhalb des interessierenden Bereichs im Impaktor liegen. Der Vortrenner nutzt eine zweistufige Trenneranordnung mit einer Stufe, in der eine niedrigviskose Flüssigkeit in einer Schale gehalten wird, auf die das direkt eingegebene Fluid prallt, und einem Zweitstufen trenner, der für einen Strom durch Löcher oder Öffnungen sorgt, die um die Mittelschale ringförmig angeordnet sind. Durch den zweistufigen Aufprall im Vortrenner kann man in einem viel breiteren Durchflußgeschwindigkeitsbereich als mit bekannten einstufigen Vortrennern arbeiten. Ein Durch fluß im Bereich von 30 bis 100 Litern je Minute läßt sich handhaben. Dieser breite Bereich von Durchflüssen ermöglicht den Einsatz eines einzelnen Vortrenners für mehrere Impak torgestaltungen.

Das Einlaßanschlußstück für diesen Vortrenner kann ein USP-Normeinlaß sein. Der Vortrennerauslaß kann in ein Ein laßanschlußstück für die Impaktoreinheit eingeschoben werden.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines erfindungsgemäß hergestellten Vortrenners;

Fig. 2 ist eine senkrechte Schnittansicht des Vor trenners an der Linie 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 3 ist eine Draufsicht auf eine Trennerplatte, die mit dem Vortrenner der Erfindung verwendet wird.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Ein allgemein mit 10 bezeichneter Vortrenner ist so hergestellt, daß er für eine Trennung großer Teilchen sorgt, die aus einer Quelle eines interessierende Teilchen mitfüh renden Gases, z. B. einem Trockenpulverinhalator, über einen mit 12 bezeichneten USP-Normeinlaß zugeführt werden. Der Vortrennerauslaß mit einem Anschlußstück 14 ist mit einem geeigneten Kaskadenimpaktor 16 verbunden, der zum Klassi fizieren von Teilchen dient, die durch den Einlaß und den Vortrenner zu verschiedenen Größenklassifizierungen geführt werden.

Beim Prüfen von Trockenpulverinhalatoren werden sehr kleine aktive Stoffmengen in jeder Dosis mitgeführt, z. B. vielleicht zig Milligramm der aktiven Komponenten. Das Gesamtgewicht von Teilchen, die zugegeben werden könnten, u. a. die inerten Teilchen wie Laktose, kann zig Mikrogramm betragen, so daß nur 0,1 Prozent des Teilchenmaterials akti ves Material ist. Der Kaskadenimpaktor dient zur genauen Klassierung der kleinen aktiven Teilchenmenge, deren Gesamtgewicht als unter 1% des Gesamtgewichts aller Teil chen im Fluidstrom zum Vortrenner betrachtet werden kann, und läßt man zu, daß die größeren Teilchen in den Kaska denimpaktor eintreten, sind die Ergebnisse unzuverlässig, da die größeren Teilchen Durchflußprobleme, Verstopfungen o. ä. verursachen können.

Der mit dem Pfeil 20 in Fig. 2 bezeichnete Aerosol eingangsstrom wird in eine Innenkammer 22 des Vortrenner gehäuses 24 eingeleitet. Der Eingangsverbinder 26 hat eine Öffnung, die zu einer Trennerplattenanordnung 28 direkt aus gerichtet ist und über ihr liegt. Der Mittelabschnitt der Trennerplattenanordnung 28 ist massiv und hat einen Ring 30 aus Material, das einen kleinen Behälter 32 bildet, in den eine Flüssigkeit, z. B. Wasser, mit ausgewähltem Füllstand gegeben ist. Die im Luftstrom gemäß dem Pfeil 20 mitgeführ ten großen Teilchen treten in diesen Behälter ein und treffen auf die Flüssigkeit, wobei die größten Teilchen ab getrennt werden, während der Luftstrom und kleinere Teilchen zum Außenumfang der Trennerplatte 28 geleitet werden. Die Trennerplatte 28 hat eine mit 32 bezeichnete Ringfläche um die Behälterwand 30, in der mehrere Düsen oder Löcher 34 vorgesehen sind. Der teilchenführende Luftstrom durchfließt diese Düsen 34 und trifft auf eine Auffangfläche 36, die als Teil der Bodenwand des Gehäuses 24 ausgebildet ist. Vorzugs weise ist die Oberfläche 36 mit einer geeigneten Klebemasse wie in herkömmlichen Impaktoren beschichtet. Teilchen mit einer zweiten größeren Größe, die auf die Oberfläche 36 auf prallen oder darauf abgetrennt werden, verbleiben an Ort und Stelle, und der Rest des Stroms mit den kleineren Teilchen im oder näher am Entwurfsbereich des Impaktors 16 durchläuft einen Durchgang 38, der Teil eines Ausgangsverbinders 40 der Vortrenneranordnung ist. Der Strom durch den Durchgang 38 führt Materialien mit, die Teilchen haben, deren Größe gegenüber den durch den Luftstrom 20 mitgeführten wesentlich reduziert ist, und dieser vorgetrennte Strom tritt in den Impaktor 16 ein.

Die Innenflächen des Gehäuses 24 und die Trennerplatte 28 sind so gestaltet, daß sie leicht abgespült werden und auslaufen können. Darstellungsgemäß ist eine Unterseite 42 der Auffangplatte 28 von der Mittelachse 44 nach außen zu den Düsen 34 zulaufend. Weiterhin hat der Außenring der Trennerplatte 28 eine Unterseite 46, die nach innen zu den Düsen 34 auch geneigt ist. Dies bedeutet, daß bei umge drehter Trennerplatte 28 eingeleitetes Wasch- und Spülwasser durch die Öffnungen 34 in die Kammer 22 ausläuft. Die Wand 50 der Kammer 22, die der Oberfläche 36 gegenüberliegt, hat eine Innenfläche 52, die zur Einlaßverbindung 26 zuläuft, und sämtliche Flüssigkeit läuft durch die Einlaßverbin dungsöffnung aus, wenn der Vortrenner umgedreht wird.

Der Vortrenner ist in drei Teilstücken hergestellt, die sich ineinander einfügen. Vorhanden sind ein oberes Teil stück 60, das die Kammer 22 bildet, die Trennerplatte 28, die einen Ringflansch 29 hat, der sich in eine Aussparung im Teilstück 60 einpaßt und auf einer Schulter im unteren Ende des oberen Teilstücks 60 ruht, sowie ein unteres Teilstück 62. Das untere Teilstück 62 hat einen Umfangsring und eine Nut, die sich mit der Unterkante des oberen Teilstücks zusammenpassen. Das obere und untere Teilstück 60 und 62 können verschweißt sein.

So läßt sich der Vortrenner nach Gebrauch leicht aus spülen, um gegenseitige Kontamination mit Teilchen aus unterschiedlichen Dosierungen oder Prüfungen zu vermeiden.

Unter Nutzung von Impaktorprinzipien sorgt der Vor trenner für eine Trennung der größeren Teilchen in einem breiten Durchflußbereich. Die ersten oder größten Teilchen werden darstellungsgemäß durch den Erstaufprall auf die Trennerplatte mit der Flüssigkeit im Behälter 30 abgetrennt, und die Teilchen im zweiten Größenbereich werden durch Auf prall auf die Oberfläche 36 abgetrennt. Die zweiten Teilchen sind kleiner als die ersten Teilchen, aber größer als der Auslegungsbereich von Teilchen für den Impaktor 16. Die Oberflächen des Vortrenners sind so ausgeführt, daß sie das Ablassen von Material aus der Kammer ermöglichen, so daß der Vortrenner problemlos ausreichend ausgewaschen werden kann. Außerdem ermöglicht der zweistufige Impaktor im Vortrenner, der stromaufwärts oder vor dem Einlaß eines Impaktors posi tioniert ist, einen breiten Nutzdurchflußbereich, dar stellungsgemäß zwischen 30 und 100 Litern je Minute.

Zudem ist der Impaktor 16 so gestaltet, daß er Teilchen klassifiziert, die kleiner als die im Vortrenner klassifi zierten oder zum Aufprall gekommenen Teilchen sind, so daß der zweistufige Vortrenner ein Aerosol liefert, aus dem größere Teilchen entfernt wurden, bevor das Aerosol in den Impaktor 16 abgegeben wird.

Obwohl die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungs formen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß Änderungen in Form und Detail vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken und Schutzumfang der Erfindung abzu weichen.

Claims

1. Vortrenner zum Trennen großer Teilchen aus einem Fluidstrom mit einem Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Innenkammer bildet, einem Einlaß, der den Fluidstrom in die Kammer leitet, die eine Mittelachse hat, einer Trennerplatte in der Kammer mit einer Oberfläche, die allgemein lotrecht zur Mittelachse ist, wobei das Gehäuse einen Auslaß hat, der sich auf einer Gegenseite der Trennerplatte vom Einlaß befindet, einer Folge von Öffnungen, die benachbart zum Umfang der Trennerplatte sind, wobei die Öffnungen über einem Abschnitt der Bodenfläche der Kammer liegen, wobei die Öffnungen durchlaufendes Fluid auf die Bodenfläche trifft und dadurch Teilchen darin nach Größe klassifiziert werden.

2. Vortrenneranordnung nach Anspruch 1, wobei die Trenner platte einen Behälter hat, der auf einer zum Einlaß weisenden Oberfläche von ihr ausgebildet ist, wobei der Behälter Fluid aufnimmt, das aus dem Einlaß in die Kam mer eintritt, wobei das Fluid anschließend die Öffnun gen am Umfang der Trennerplatte durchläuft.

3. Vortrenner nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Trenner platte eine in Gegenrichtung von den Öffnungen weisende Oberfläche hat, die zu den Öffnungen in der Trenner platte von einer Mittelfläche zuläuft, und die Trenner platte Oberflächen hat, die von einer Umfangsfläche zu den Öffnungen in der Trennerplatte abfallen.

4. Vortrenner nach Anspruch 3, wobei das Gehäuse einen Abschnitt mit einer den Einlaß umgebenden Oberfläche hat, wobei die den Einlaß umgebende Oberfläche so zuläuft, daß beim Plazieren des Einlasses in eine Posi tion nach unten die Oberfläche zum Einlaß und nach unten zuläuft.

5. Vortrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Gehäuse in zwei Teilstücken hergestellt ist, die die Trennerplatte zwischen sich aufnehmen, wobei die Teil stücke so aneinander befestigt sind, daß eine drei teilige Anordnung zustande kommt.

6. Vortrenner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei der Fluidstrom Teilchen enthält, die kleiner als die im Vortrenner klassifizierten sind, und wobei der Auslaß mit einem Impaktor fluidgekoppelt ist, wobei der Impak tor zum Klassifizieren von Teilchen gestaltet ist, deren Größe kleiner als die der im Vortrenner nach Größe klassifizierten Teilchen ist.

7. Vortrenner nach Anspruch 6, wobei der Impaktor so ge staltet ist, daß er aktive Stoffe in Form von kleinen Teilchen klassifiziert, die den Auslaß durchlaufen, wobei die aktiven Stoffe ein Gesamtgewicht in einem Bereich unter 1% des Gesamtgewichts aller Teilchen im Fluidstrom haben.

8. Vortrenner zum Trennen großer Teilchen aus einem Teil chen mitführenden Fluidstrom mit: einem Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Innenkammer bildet, einem Einlaß in die Kammer, der eine Mittelachse hat und den Fluidstrom überführt, einer Trennerplatte in der Kammer mit einer allgemein lotrecht zur Mittelachse liegenden Ober fläche, die den Fluidstrom aufnimmt und einen Erst stufenimpaktor zum Aufprallenlassen großer Teilchen mit einer ersten Größe bildet, wobei das Gehäuse einen Auslaß hat, der sich auf einer Gegenseite der Trenner platte vom Einlaß befindet, einer Folge von Öffnungen, die benachbart zum Umfang der Trennerplatte sind, wobei die Öffnungen über einem Abschnitt der Bodenfläche der Kammer liegen, wobei die Öffnungen durchlaufendes Fluid auf die Bodenfläche trifft, und einen Zweitstufen impaktor zum Klassifizieren von Teilchen einer zweiten Größe bildet, die kleiner als die erste Größe ist.

9. Vortrenneranordnung nach Anspruch 8, wobei die Trenner platte einen Behälter hat, der auf einer zum Einlaß weisenden Oberfläche von ihr ausgebildet ist, wobei sich im Behälter eine niedrigviskose Flüssigkeit zum Bilden des Erststufenimpaktors befindet.

10. Vortrenner nach Anspruch 9, wobei der Auslaß mit einem Impaktor zum Klassifizieren von Teilchen verbunden ist, die kleiner als die Teilchen mit der zweiten Größe sind.

11. Vortrenner nach Anspruch 10, wobei der Fluidstrom große inerte Teilchen für die erste und zweite Größe enthält, die ein Gesamtgewicht haben, das wesentlich größer als das von Teilchen ist, die im Impaktor zu klassieren sind.