DE102006034115A1 - Device for dosing powder - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung von Pulver (5) mit einem Vorratsgefäß (3), wobei das Vorratsgefäß (3) einen Auslasskanal (7) umfasst, über welchen das Pulver (5) einer Auffangvorrichtung (9) zugeführt werden kann. Das Vorratsgefäß (3) ist mit einem Vibrationserreger (11) verbunden, wobei mindestens ein Teil des Vorratsgefäßes (3) mit Schwingungen, die von dem Vibrationserreger (11) erzeugt werden, beaufschlagt wird.The invention relates to a device for metering powder (5) with a storage vessel (3), wherein the storage vessel (3) comprises an outlet channel (7) via which the powder (5) can be supplied to a collecting device (9). The storage vessel (3) is connected to a vibration exciter (11), wherein at least a part of the storage vessel (3) with vibrations which are generated by the vibration exciter (11), is applied.
Description
Stand der TechnikState of the art
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dosierung von Pulver gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a device for metering powder according to the preamble of claim 1.
In der flexiblen Laboranalyse (High Troughput Experimentation) müssen Pulver in einem großen Mengenbereich dosiert werden. Die zu dosierende Pulvermenge kann hierbei im Bereich von weniger als 1 mg bis mehr als 10 g liegen.In The flexible laboratory analysis (High Troughput Experimentation) requires powder in a large volume range be dosed. The amount of powder to be dosed can be in the range from less than 1 mg to more than 10 g.
Die Pulverdosierung erfolgt dabei zum Beispiel mit Hilfe von Vibrationsrinnen. Hierbei besteht jedoch das Problem, dass eine kontinuierliche Zuführung aus einem im Vorratsbehälter des Zufuhrsystems nur schwer realisierbar ist. Zudem ist die Austragsmenge aus der Vibrationsrinne unter anderem abhängig von der Austragsmenge des Zufuhrsystems. Auch wird die gesamte Vibrationsrinne mit Pulver kontaminiert, so dass diese Vibrationsrinne nur für ein einzelnes Pulver verwendet werden kann. Sobald mehrere verschiedene Pulver zudosiert werden sollen, werden aus diesem Grund auch mehrere Vibrationsrinnen benötigt. Ein weiterer Nachteil der Vibrationsrinne besteht darin, dass sich das Pulver nach dem Ende der Zudosierung offen in der Umgebungsluft befindet. Nachteil der Vibrationsrinne ist auch, dass eine sichere Dosierung von Pulvermengen kleiner als 1 mg nicht möglich ist. Zudem ist die Austragsmenge von einem externen Zuführsystem abhängig. Auch ist ein relativ großer Aufbau für die Dosierung eines Pulvers erforderlich. Es werden zwei Aktoren benötigt, einer als Antrieb des Zuführsystems und ein zweiter für den Antrieb der Vibrationsrinne.The Powder dosing takes place, for example, with the help of vibrating troughs. However, there is a problem that a continuous supply of one in the reservoir of the delivery system is difficult to achieve. In addition, the discharge amount from the vibrating trough, among other things depending on the discharge amount of the delivery system. Also, the entire vibrating trough becomes powdered contaminated, so this vibrating trough only for a single Powder can be used. Once several different powders To be metered, for this reason, also several vibrating troughs needed. Another disadvantage of the vibrating trough is that the powder after the end of the metering open in the ambient air located. Disadvantage of the vibrating trough is also that a safe Dosage of powder quantities smaller than 1 mg is not possible. In addition, the discharge rate is from an external delivery system dependent. Also is a relatively large one Construction for the dosage of a powder required. There are two actors needed one as the drive of the delivery system and a second for the drive of the vibrating trough.
Weitere aus dem Stand der Technik bekannte Dosiersysteme sind zum Beispiel Dosierschnecken, Banddosierer, Zellenradschleusen, Kammerdosierer und Kolbendosierer. Nachteil dieser unterschiedlichen Dosiersysteme ist jeweils auch, dass damit Dosiermengen kleiner 1 mg nicht realisierbar sind.Further Dosing systems known from the prior art are, for example Dosing screws, belt feeders, rotary valves, chamber feeders and piston dispensers. Disadvantage of these different metering systems In each case, it also means that dosing quantities of less than 1 mg can not be achieved.
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Eine erfindungsgemäß ausgebildete Vorrichtung zur Dosierung von Pulver umfasst ein Vorratsgefäß, welches einen Auslasskanal umfasst, über welchen das Pulver einem Auffanggefäß zugeführt werden kann. Das Vorratsgefäß ist mit einem Vibrationserreger verbunden, wobei mindestens ein Teil des Vorratsgefäßes mit Schwingungen, die von dem Vibrationserreger erzeugt werden, beaufschlagt wird. Durch das Beaufschlagen mindestens eines Teils des Vorratsgefäßes mit Schwingungen wird ein gleichmäßiger Pulverausfluss aus dem Vorratsgefäß erzielt. Die Vibrationen verhindern weiterhin, dass sich im Vorratsgefäß Feststoffbrücken ausbilden, die den Auslasskanal verstopfen und so eine weitere Dosierung des Pulvers verhindern.A formed according to the invention Device for metering powder comprises a storage vessel, which an outlet channel comprises which the powder can be supplied to a collecting vessel. The storage vessel is with connected to a vibration exciter, wherein at least a portion of the storage vessel with Vibrations generated by the vibrator, applied becomes. By applying at least a portion of the storage vessel with Vibrations become a uniform powder outflow achieved from the storage vessel. The vibrations furthermore prevent the formation of solid bridges in the storage vessel, which clog the outlet channel and so a further dosage of the Prevent powder.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schwingung, die durch den Vibrationserreger erzeugt wird, eine Rechteckschwingung. Überraschenderweise hat sich gezeigt, dass bei einer Rechteckschwingung anders als bei anderen Schwingungsformen ein gleichmäßigerer Pulverfluss erzielt wird. Auch werden bei Rechteckschwingungen weniger Feststoffbrücken ausgebildet und somit Verstopfungen vermieden. Alternativ ist es auch möglich, dass der Vibrationserreger eine Dreieckschwingung erzeugt. Im Unterschied zur Rechteckschwingung lassen sich mit einer Dreieckschwingung geringere Fördermengen realisieren.In a preferred embodiment is the vibration that is generated by the vibration exciter, a square wave. Surprisingly has been shown that in a square wave differently than in other forms of vibration achieved a more uniform flow of powder becomes. Also, less solid bridges are formed in square waves and thus blockages avoided. Alternatively, it is also possible that the Vibration generator generates a triangle vibration. In difference to the square wave can be lower with a triangle wave Flow rates realize.
Neben der Art der Schwingung, die auf mindestens einen Teil des Vorratsgefäßes aufgebracht wird, ist auch der Querschnitt des Auslasskanales eine maßgebliche Größe für den Pulverstrom. So strömt bei einem kleineren Querschnitt des Auslasskanales eine geringere Pulvermenge aus dem Vorratsbehälter als bei einem größeren Querschnitt. Somit lässt sich bei einem kleineren Durchmesser die Pulvermenge feiner dosieren.Next the type of vibration applied to at least part of the storage vessel, is also the cross section of the outlet channel a relevant Size for the powder flow. So flows at a smaller cross-section of the outlet channel a smaller Amount of powder from the reservoir than with a larger cross-section. Thus lets At a smaller diameter, the amount of powder dosed finer.
Die Beseitigung von Verstopfungen im Vorratsgefäß bzw. im Auslasskanal und ein kontinuierlicher Pulverfluss aus der Öffnung des Auslasskanales wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Vibrationserreger vorzugsweise so ausgebildet ist, dass die Amplitude kleiner als 150 μm und die Frequenz größer als 300 Hz, bevorzugt im Bereich von 400 bis 1000 Hz, ist.The Elimination of blockages in the storage vessel or in the outlet channel and a continuous flow of powder from the opening of the outlet channel is according to the invention thereby achieved that the vibration exciter preferably formed is that the amplitude is less than 150 microns and the frequency greater than 300 Hz, preferably in the range of 400 to 1000 Hz.
Um mit dem Vibrationserreger eine Rechteckschwingung erzielen zu können, umfasst dieser vorzugsweise ein Piezoelement. Durch das Piezoelement wird ein schnelles Ausdehnen bzw. Zusammenziehen erzielt, wodurch nahezu eine Rechteckschwingung entsteht. Unter Rechteckschwingung im Sinne der vorliegenden Erfindung wird jede Schwingung verstanden, bei der ein Amplitudenwechsel maximal 3/10 einer Periode beträgt.Around with the vibration exciter to be able to achieve a square wave includes this preferably a piezoelectric element. By the piezo element is achieved a rapid expansion or contraction, which almost a square wave is created. Under square wave in the sense The present invention is understood to mean any vibration an amplitude change is at most 3/10 of a period.
In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Vibrationserreger mit dem Auslasskanal des Vorratsgefäßes verbunden, so dass der Auslasskanal mit der vom Vibrationserreger erzeugten Schwingung beaufschlagt wird. Hierdurch wird der Auslasskanal in Schwingungen versetzt, so dass sich im Auslasskanal keine Pulverbrücken ausbilden können und so das Verstopfen des Auslasskanales verhindert wird.In a preferred embodiment the vibration exciter is connected to the outlet channel of the storage vessel, so that the exhaust duct with the vibration generated by the vibrator Vibration is applied. As a result, the outlet channel in Vibrations offset so that form in the outlet channel no powder bridges can and so the clogging of the outlet channel is prevented.
In einer Ausführungsform umfasst das Vorratsgefäß eine Verschlussvorrichtung, mit der der Auslasskanal verschließbar ist. Durch die Verschlussvorrichtung wird vermieden, dass Pulver aus dem Vorratsgefäß ausfließt, nachdem der Dosiervorgang beendet wurde. Die Verschlussvorrichtung umfasst vorzugsweise einen konischen Verschlussstopfen. Wenn eine Verschlussvorrichtung vorgesehen ist, ist es alternativ möglich, anstelle des Auslasskanales die Verschlussvorrichtung durch den Vibrationserreger in Schwingungen zu versetzen. Hierbei wird vorzugsweise der Verschlussstopfen durch den Vibrationserreger in Schwingungen versetzt. In einer ersten Ausführungsform ist der Verschlussstopfen derart mit dem Vibrationserreger verbunden, dass der Verschlussstopfen so in Schwingungen versetzt wird, dass dieser in axiale Richtung, bezogen auf den Auslasskanal, schwingt. Auch ist es möglich, dass der Verschlussstopfen so in Schwingungen versetzt wird, dass dieser in radiale Richtung, bezogen auf den Auslasskanal, schwingt. Um die Bildung von Pulverbrücken im Auslasskanal durch Schwingungen des Verschlussstopfens zu vermeiden, ist der Verschlussstopfen vorzugsweise mit einem Stab verbunden, der im Auslasskanal aufgenommen ist. Sobald der Verschlussstopfen mit Schwingungen versetzt wird, wird der Stab ebenfalls mit Schwingungen beaufschlagt, so dass sich im Bereich des Auslasskanales ein schwingendes Element befindet, durch welches das Ausbilden der Pulverbrücken verhindert wird. Auch ist es möglich, den Stab mit der Schwingung zu beaufschlagen, wodurch ebenfalls die Verschlussvorrichtung, den Verschlussstopfen und den Stab umfassend, in Schwingung versetzt wird.In one embodiment, the Vor Council vessel a closure device with which the outlet channel is closed. The closure device prevents powder from flowing out of the storage vessel after the metering process has ended. The closure device preferably comprises a conical sealing plug. If a closure device is provided, it is alternatively possible, instead of the outlet channel, to set the closure device in vibration by the vibration exciter. In this case, the sealing plug is preferably caused to vibrate by the vibration exciter. In a first embodiment, the closure plug is connected to the vibration exciter in such a way that the closure stopper is vibrated in such a way that it oscillates in the axial direction with respect to the outlet passage. It is also possible that the closure plug is vibrated so that it vibrates in the radial direction, relative to the outlet channel. In order to avoid the formation of powder bridges in the outlet channel by vibrations of the sealing plug, the sealing plug is preferably connected to a rod, which is accommodated in the outlet channel. As soon as the sealing plug is vibrated, the rod is also subjected to vibrations, so that there is a vibrating element in the region of the outlet channel, by means of which the formation of the powder bridges is prevented. It is also possible to apply the vibration to the rod, which also causes the closure device, the sealing plug and the rod to vibrate.
Um eine genaue Dosierung zu ermöglichen, ist das Auffanggefäß für das Pulver vorzugsweise mit einer Waage verbunden. Über einen Regelkreis, der die Waage mit dem Vibrationserreger verbindet, lässt sich so eine genaue Pulvermenge zudosieren. Sobald die Waage die zu dosierende Pulvermenge misst, wird ein Signal an den Vibrationserreger und gegebenenfalls an den Verschlussstopfen gesandt, so dass der Vibrationserreger aufhört, einen Teil des Vorratsgefäßes in Schwingungen zu versetzen und gleichzeitig, sofern vorhanden, der Verschlussstopfen die Auslassöffnung des Auslasskanales verschließt. Hierdurch lässt sich Pulver in einer Menge von weniger als 1 mg mit einer Genauigkeit von 0,1 mg dosieren.Around to allow an accurate dosage is the collecting vessel for the powder preferably connected to a scale. About a control loop, which the Libra connects with the vibration exciter, so can be a precise amount of powder metered. As soon as the balance measures the amount of powder to be dispensed, a signal is sent to the vibration exciter and, if necessary, to the Sealing plug sent so that the vibrator stops, a Part of the storage vessel in vibrations and at the same time, if present, the stopper the outlet opening the outlet channel closes. This is possible Powder in an amount of less than 1 mg with accuracy of 0.1 mg.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.embodiments The invention is illustrated in the drawings and in the following Description closer explained.
Es zeigenIt demonstrate
In den folgenden Figuren bedeuten gleiche Bezugszeichen jeweils gleiche Elemente.In In the following figures, the same reference numerals mean the same Elements.
Eine
Dosiervorrichtung
Die
von dem Vibrationserreger
Um
die genaue Menge an zu dosierendem Pulver
In
der hier dargestellten Ausführungsform
ist das Vorratsgefäß
Um
zumindest einen Teil des Vorratsgefäßes
Bei
der in
In
Der
Auslasskanal
Bei
der in
Die
Halterung des Auslasskanals
Neben
der in den Figuren dargestellten Verbindung des Stabes
Auch
die Verbindung des Stabes
Bei
der Verbindung des Stabes
Das
Material, aus welchem das Vorratsgefäß
Neben
den hier dargestellten Ausführungsformen,
bei denen entweder der Auslasskanal
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