DE10160592A1

DE10160592A1 - Impaktordüsenplatte

Info

Publication number: DE10160592A1
Application number: DE10160592A
Authority: DE
Inventors: Virgil A Marple; Daryl L Roberts
Original assignee: MSP Corp
Current assignee: MSP Corp
Priority date: 2000-12-08
Filing date: 2001-12-10
Publication date: 2002-06-20
Also published as: US6543301B2; US20020069709A1; GB0129037D0; GB2371247A; GB2371247B

Abstract

Eine in einem Impaktor verwendete Lochplatte, in der sich eine große Anzahl sehr kleiner Öffnungen befindet, ist aus einem dünnen Material hergestellt und hat mehrere Vorsprünge, die sich von einer Oberfläche von ihr erstrecken. Die Lochplatte ist benachbart zu einer Plattenoberfläche angeordnet, und die Vorsprünge dienen zum Abstützen der Lochplatte in einem Abstand von der Oberfläche, wenn sich die Lochplatte unter Differenzdrücken verbiegt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Platte mit durchgehenden Löchern oder Düsen, die in Impaktoren zur Teilchenklassi fizierung verwendet wird, die Teilchen nach Größe klassi fizieren, und insbesondere große Platten, die als Teil des Impaktors oder als End- oder Nachfilter verwendet werden, wo eine große Anzahl kleiner Düsen oder Öffnungen vorhanden ist. Sind die Düsen sehr klein, muß die Platte aus einem dünnen Material bestehen. Die Düsenplatte hat eine ausge wählte Anzahl von Einsenkungen, die von der zu einer Ober fläche weisenden Oberfläche vorstehen, um zu gewährleisten, daß ein Raum zwischen der Platte und der Oberfläche gewahrt bleibt, durch den Abzugsfluid strömt, nachdem es die Düsen oder Löcher durchströmt hat.

Kaskaden-Teilchengehaltsprüfer bzw. Kaskadenimpaktoren, die Platten mit relativ großen Durchmessern und kleinen Öff nungen haben, sind in der Technik bekannt. Kaskadenimpakto ren sind in der gleichzeitig anhängigen US-Patentanmeldung 09/679,936 dargestellt, die durch Verweis eingefügt ist.

In den Endstufen eines Kaskadenimpaktors, speziell den zum Analysieren von Trockenpulverinhalatoren genutzten, sind die klassifizierten Teilchen relativ klein, was kleine Düsen oder Löcher erfordert. Außerdem kann ein End- oder Nach filter vorgesehen sein, das eine dünne Platte mit kleinen Öffnungen verwendet. Um eine Düsenplatte zu haben, die mit sehr kleinen Düsen oder Löchern wirksam ist, muß die Platte dünn sein, normalerweise wenige Tausendstel eines Inch. Für Platten mit großem Durchmesser bedeutet dies, daß die Biege festigkeit relativ gering ist, so daß sich beim Abstützen der Düsenplatte an ihren Kanten in engem Abstand über einer Impaktoroberfläche die Düsenplatte unter dem Differenzdruck verbiegen kann, der durch den Strom durch den Impaktor ver ursacht wird. Solche Platten können nicht weniger als 2000 Düsen haben, und künftig können noch mehr notwendig sein. Die dünne Platte kann sich so stark biegen, daß sie die Impaktoroberfläche in den Mittelabschnitten der Düsenplatte berührt, was die Anzahl wirksamer Löcher oder Düsenöffnungen verkleinert und Probleme mit ausreichender Strömung und Teilchenklassierung verursacht.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft Impaktor- und Filterplatten aufbauten für Kaskadenimpaktoren, bei denen die Platte dünn ist und an ihren Umfangskanten über einer Impaktorplatte oder Auffangschale gestützt wird. Normalerweise ist eine Vielzahl sehr kleiner Düsenöffnungen oder -löcher in der Düsen- oder Filterplatte gebildet.

Die Platte der Erfindung, die als Düsen- oder Loch platte bezeichnet wird, hat eine oder mehrere kleine Vor sprünge oder Vorwölbungen, die sich von der Oberfläche der Düsenplatte erstrecken, die zu einer solchen Oberfläche wie in einem Teilchenauffänger, einer Schale oder auf einer Impaktorplatte weist. Beim Biegen der Düsenplatte berühren die Enden der Vorwölbungen die Schalen- oder Plattenober fläche und bilden eine Stütze für die Düsenplatte an Stellen, die einen genügend engen Abstand haben, um den Großteil der Düsenplatte in einem Abstand von der Schalen- oder Impaktorplattenoberfläche zu stützen. Die Vorwölbungen gewährleisten, daß ein Durchgang für eine Luftschicht zum Fließen zwischen der Düsenplatte und der Impaktorplatte oder -schale vorhanden ist.

In der bevorzugten Form sind die Vorwölbungen durch Einsenken der dünnen Düsenplatte hergestellt, um kleine Vor sprünge von der Oberfläche der Platte zu bilden, die über der Impaktorplatte oder Auffangschale liegt.

Besonders hilfreich ist der Gebrauch der Einsenkungen dort, wo ein hoher Differenzdruck über die Düsenplatte vor liegt. Wiederum steht dies gewöhnlich mit den späteren Stufen eines Kaskadenimpaktors oder als Teil eines Nach filters in Verbindung.

Auf größere Differenzdrücke trifft man bei neueren Impaktoren aufgrund der Forderungen nach relativ hohen Luft durchflüssen und kleinen Düsen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Kaska denimpaktors mit einer abschließenden Aufprall-/Filterstufe unter Verwendung einer erfindungsgemäß hergestellten Düsen platte über einer Teilchenauffangschale;

Fig. 2 ist eine Draufsicht auf die Düsenplatte der Erfindung; und

Fig. 3 ist eine fragmentarische vergrößerte Schnitt ansicht an der Linie 3-3 in Fig. 2.

NÄHERE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Fig. 1 veranschaulicht einen Kaskadenimpaktor, der eine Düsenplatte mit relativ großem Durchmesser als End- bzw. Nachfilter oder Impaktorstufe hat. Hierbei handelt es sich um einen Kaskadenimpaktor mit einer Folge von individuellen Impaktoren, die als Einzelvorrichtung ausgeführt sind. Jeden Impaktor in der Folge bezeichnet man allgemein als Impaktor stufe, wobei die Impaktorstufen gewöhnlich in absteigender Reihenfolge für eine spezielle Trenngrößengrenze angeordnet sind, weshalb zunehmend kleinere Düsen oder Öffnungen in den Düsenplatten verwendet werden. Dem Impaktor 10 wird ein als Aerosolquelle 11 angegebenes Aerosol zugeführt, und das Aerosol durchströmt eine Anzahl einzelner Impaktorstufen mit absteigender Reihenfolge von Öffnungen oder Düsengrößen.

Der Impaktor 10 hat Eingangsdüsen, die das Aerosol, das ein die zu klassifizierenden Teilchen enthaltendes Fluid ist, auf Impaktorplatten lenkt. Eine Endaufprallstufe oder Nachfilterstufe ist schematisch bei 20 gezeigt. Die Endstufe verfügt über eine erfindungsgemäß hergestellte Düsenplatte oder Lochplatte 22, die über einer benachbarten Oberfläche einer Impaktorplatte positioniert ist, darstellungsgemäß an der Bodenwand einer Teilchenauffangschale 26. Nach Durch laufen der Düsenplatte erfolgt die Fluidabgabe oder der Fluidaustritt über einen Durchgang 30. Die Düsenplatte 22 und die Aufprallplatte oder Auffangschale 26 werden im Kaskadenimpaktorgehäuse 10 geeignet gestützt. Die Düsen platte 22 hat eine Vielzahl einzelner Löcher oder Düsen 23, die gemäß Fig. 2 in Radialmustern angeordnet sind. Die Düsen oder Löcher sind klein und haben z. B. 70 Mikrometer Durch messer. Die Düsenplatte hat einen Mittelabschnitt 28, der nicht perforiert ist.

Der Abstand zwischen der Düsenplatte 22 und der Boden wand 27 der Schale 26 ist mit S bezeichnet und ist relativ klein, so daß sich bei den Druckdifferenzen im Betrieb die Düsenplatte 22 biegt, bis sie die zu ihr weisende Oberfläche der Schale durch Verformen berührt.

Der Strom aus dem Impaktor wird über den Durchgang 30 abgegeben, und verbiegt sich die Loch- oder Düsenplatte 22 so, daß sie die Schalenbodenwand 27 berührt, ist der Durch fluß durch die Düsen- oder Lochplatte behindert. Die Düsen platte kann eine Dicke von etwa 0,008 Inch und wie angegeben Löcher im Bereich von 70 Mikrometern Durchmesser haben. In jedem Fall ist die Platte allgemein unter 0,012 Inch dick.

Um zu verhindern, daß große Abschnitte der Düsenplatte die Oberfläche oder Wand 27 berühren, hat die Düsenplatte eine Folge von in ihr ausgebildeten Einsenkungen. Wie gezeigt ist, sind fünf solche Einsenkungen vorgesehen, die mit 38A, 38B, 38C, 38D und 38E in Fig. 2 bezeichnet sind. Gemäß Fig. 3 sind diese Einsenkungen geformte Vertiefungen oder gekörnte bzw. teilweise gelochte Eindrückungen, die eine Vorwölbung unter der allgemeinen Ebene der Oberfläche der Düsenplatte von etwa 0,50 Millimetern bilden. Die Ein senkungen oder Vorwölbungen stehen in Luftstromrichtung gemäß Fig. 3 vor. Dann berühren die kleinen Vorwölbungen oder Einsenkungen 38A bis 38E die Oberfläche der Schale oder Impaktorplatte, um die Lochplatten so ausreichend zu stützen, daß ein Spalt für den Luftstrom nach außen gemäß der Pfeildarstellung in Fig. 3 gewahrt bleibt, wonach dieser Strom über die mit 30 bezeichneten normalen Durchgänge des Impaktors nach außen abgegeben wird.

Der Impaktor von Fig. 1 ist ein Kaskadenimpaktor, der als allgemein flacher Rahmen ausgebildet ist, wobei aber auch Kaskadenimpaktoren mit senkrechter Stapelung die gleiche Verbesserung wie die offenbarte nutzen können, um Loch- oder Düsenplatten zu stützen, die aus dünnem Metall hergestellt sind und kleine Düsen oder Löcher haben, die für den Betrieb der Impaktoren erforderlich sind.

Die Vorwölbungen können mit einem Körner bzw. Teilloch dorn hergestellt werden, um die Einsenkung zu bilden. Die Vorwölbung sorgt für einen Abstand von etwa 0,50 Millimetern an der Stützposition gemäß Fig. 3.

Darstellungsgemäß ist ferner die Fläche, die die Ein senkungen unmittelbar umgibt, nicht mit den Düsen per foriert, wobei aber dieser Bereich bei Bedarf auch per foriert sein kann.

Die Stützvorwölbungen oder -vorsprünge können bei Bedarf mit separaten kleinen Materialstücken als Abstands füße ausgebildet sein, aber das Verfahren zum teilweisen Lochen oder Stauchen eines Abschnitts des Materials an aus gewählten Stellen auf einer dünnen Lochplatte läßt sich leicht durchführen und sorgt für den notwendigen gewünschten Abstand.

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. Dünne Lochplatte für einen Kaskadenimpaktor, in der sich eine Vielzahl von Öffnungen mit kleinem Durch messer befindet, wobei die Platte dazu neigt, sich unter Differenzdrücken im Normalbetrieb relativ zu einer Oberfläche zu verbiegen, zu der die Lochplatte benachbart gestützt wird, wobei die Lochplatte eine ausgewählte Anzahl von Vorwölbungen bekannter Höhe hat, die sich von der Lochplatte zur Oberfläche erstrecken, um für Abstützung zu sorgen und zu verhindern, daß die Lochplatte die Oberfläche an anderen Stellen als den Vorwölbungen im Betrieb berührt.

2. Düsenplatte nach Anspruch 1, wobei die Vorwölbungen durch Einsenken der Düsenplatte gebildet sind, um Vor sprünge vorzusehen, die sich zur Oberfläche erstrecken.

3. Düsenplatte nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Düsen platte eine Vielzahl von Öffnungen hat, die in mehreren im wesentlichen radialen Reihen angeordnet sind.

4. Düsenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Mittelabschnitt der Düsenplatte eine durchgehende Ober fläche ohne Öffnungen ist.

5. Düsenplatte nach Anspruch 4, wobei sich im Mittel abschnitt mindestens ein Vorsprung befindet.

6. Düsenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Düsenplatte einen kreisförmigen Umfang hat.

7. Düsenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei die Vorsprünge die Düsenplatte in einem Abstand von im wesentlichen mindestens 0,50 Millimetern stützen.

8. Düsenplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Düsenplatte eine Dicke unter 0,012 Inch hat.