DE19500726A1 - Vorrichtung zur Dosierung kleinster Pulvermengen zur Erzeugung eines Aerosols - Google Patents
Vorrichtung zur Dosierung kleinster Pulvermengen zur Erzeugung eines AerosolsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Patentanspruchs 1, die insbesondere
eine äußerst exakte Dosierung und dabei Dispergierung
von Pulvern bei sehr kleinen Massenflüssen ermögli
chen soll. Insbesondere bei der Aerosolisierung phar
mazeutischer Substanzen treten Probleme auf, wenn
diese während der Entwicklungsphase im Inhala
tionstest verwendet und dabei in sehr geringen Mengen
zu verabreichen sind. Dabei treten durch die Dosier-
und Dispergiereigenschaften von Pulvern, wie dessen
Körnung, Hygroskopizität sowie Dispersions- und Haft
kräfte, Probleme auf. Der Einfluß der Pulvereigen
schaften ist dabei um so größer, je kleiner die zu
dosierende Menge ist.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung
zu schaffen, die in der Lage ist, trockenes Pulver in
einem geringen Massenstrom bis hin zu 0,05 g/h
gleichmäßig zu dosieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn
zeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten
Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich mit der
Anwendung der in den untergeordneten Ansprüchen ent
haltenen Merkmale.
In der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird in einem
Aufnahmebehälter bereitgehaltenes Pulver in minde
stens eine Durchbrechung einer drehbaren Dosierschei
be aufgenommen und bei Drehung der Dosierscheibe die
mit Pulver gefüllte Durchbrechung in einen Bereich
eines Kanales gefördert, der mit einem sich an diesen
anschließenden Ejektor verbunden ist. Dabei wird
durch die Ejektorwirkung eine Luftströmung freigege
ben, die das in der Durchbrechung aufgenommene Pulver
durch Saugwirkung über den Kanal dem Ejektor und an
schließend an diesen einer möglichen Inhalation zur
therapeutischen Behandlung zugeführt wird. Befinden
sich die Durchbrechung der Dosierscheibe, der freie
Querschnitt des Kanales und eine unterhalb in einer
Stütz- und/oder Andrückscheibe befindliche Durchbre
chung zumindest teilweise in Überdeckung, ist der Weg
für die saugende Luftströmung freigegeben, und eine
entsprechende Pulvermenge kann dem Ejektor zugeführt
werden. Die Durchbrechungen in der Stütz- bzw. An
drückscheibe stehen hierfür über in der Vorrichtung
angeordnete geeignete Bohrungen, Öffnungen oder Kanä
le mit der Außenumgebung in Verbindung, so daß durch
die Ejektorwirkung Luft in die erfindungsgemäße Vor
richtung zum dosierten Fördern des Pulvers angesaugt
werden kann.
Dabei ist es vorteilhaft, daß mit konstantem Unter
druck gearbeitet wird und Druckschwankungen keinen
Einfluß haben.
In der Dosierscheibe können je nach gewünschter Aus
legung ein oder mehrere Durchbrechungen zur Aufnahme
des Pulvers angeordnet sein, die nacheinander in den
Kanalbereich durch Drehung bewegt werden können. Eine
Regelgröße für die Pulvermenge, die dem Ejektor zu
geführt wird, ist dabei die Drehzahl der Dosierschei
be. Hierfür kann der Antrieb der Dosierscheibe über
geeignete Kupplungs- und Verbindungselemente mittels
eines Schritt- oder Getriebemotor erfolgen. Mit einem
solchen Motor ist es auf einfache Weise möglich, die
Häufigkeit, mit der die Überdeckung des freien Kanal
querschnittes mit den Durchbrechungen in der Dosier
scheibe in Übereinstimmung gebracht wird, und so die
dosierte Pulvermenge einzustellen.
Bei einer solchen erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
es günstig, wenn die Dosierscheibe zumindest einsei
tig federbelastet mit einer Andrückscheibe gehalten
wird. Dies kann bei entsprechender Auswahl zumindest
der Außenschichten dazu führen, daß über einen langen
Zeitraum eine ausreichende Abdichtung bei gleichzei
tig geringem Materialverschleiß erreicht werden kann.
Bevorzugte Materialien sind dabei einseitig auf den
Gleit-Abdichtflächen aufgebrachte PTFE-Schichten, die
benachbart zur Dosierscheibe angeordnet sind und sich
beim Drehen berühren. Geeignetes Gegenpartmaterial
für die PTFE-Schichten sind Edelstähle bzw.
Edelstahlbeschichtungen mit geringer Oberflächenrau
higkeit.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die erfin
dungsgemäße Vorrichtung so ausgebildet sein, daß ein
einfacher Austausch unterschiedlich gestalteter Do
sierscheiben möglich ist. Die einsetzbaren Dosier
scheiben verfügen dabei über eine unterschiedliche
Anzahl von Durchbrechungen, die verschiedene Durch
messer aufweisen können, und/oder es können auch Do
sierscheiben mit unterschiedlicher Dicke eingesetzt
werden, wobei im letzteren Fall das Aufnahmevermögen
der Durchbrechungen für das Pulver durch die unter
schiedliche Dicke und damit das größere bzw. kleinere
Volumen der jeweiligen Durchbrechungen vorgegeben
ist.
Die Durchbrechungen können auch eine langgestreckte
gebogene Form haben, die an den Radius angepaßt ist,
mit dem die Durchbrechung um die Drehachse der
Dosierscheibe gedreht wird.
Es kann auch eine weitere Möglichkeit zur Einstellung
der Dosiermenge des Pulvers gewählt werden, die da
durch gegeben wird, daß der freie Querschnitt der
Durchbrechung, die sich in einer Stütz- und/oder An
druckscheibe befindet, so ausgerichtet wird, daß eine
unvollständige Überdeckung dem freien Querschnitt des
Kanals und somit eine Drosselung des angesaugten
Luftvolumenstromes erreicht werden kann. Auch diese
Maßnahme führt dazu, daß in gewissen Grenzen die ge
förderte Pulvermenge entsprechend den Erfordernissen
gesteuert bzw. geregelt wird.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand eines Ausfüh
rungsbeispiels näher beschrieben werden.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in
Schnittdarstellung;
Fig. 2 eine Ansicht von oben auf eine Trenn
platte und
Fig. 3 eine Ansicht von oben auf eine Dosier
scheibe.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zu einem wesent
lichen Teil durch einen Feststoffbehälter 1, der das
Pulver aufnimmt und mit einem bevorzugt abnehmbaren
Deckel 12 verschlossen ist, gebildet. Dabei befindet
sich neben dem Aufnahmebehälter 20 für das Pulver in
diesem Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein
Kanal 14, der mit einem nicht dargestellten Ejektor
in Verbindung gebracht ist.
In einer ringförmigen Aufnahme ist eine Trennplatte 2
bevorzugt über mindestens eine Schraube 13 gehalten.
Die Trennplatte 2 verfügt über mindestens zwei Boh
rungen bzw. Durchbrechungen, eine im Bereich des Auf
nahmebehälters 20, und die andere Durchbrechung ist
koaxial zum freien Querschnitt des Kanals 14 im mon
tierten Zustand ausgerichtet. Anschließend an die
Trennplatte 2 ist eine Dosierscheibe 3 formschlüssig
mit einer Welle 5 gekoppelt, so daß eine Drehbewegung
der Welle 5 auf die Dosierscheibe 3 übertragen wird.
In der Dosierscheibe 3 ist zumindest eine Durchbre
chung vorhanden, die so angeordnet ist, daß sie bei
Drehung Pulver aus dem Aufnahmebehälter 20 aufnehmen
kann und, wenn sie beim Weiterdrehen in den Bereich
des Kanals 14 gelangt, die Durchbrechung mit dem
freien Querschnitt des Kanales 14 zumindest teilweise
in Überdeckung gebracht wird. Auf der entgegengesetzt
zur Trennplatte 2 gelegenen Seite liegt die Dosier
scheibe 3 an einer Stützscheibe 4 an. Die Stützschei
be 4 ist mit einem Stift 15 arretiert und sichert mit
Hilfe dieses Stiftes 15, daß eine Durchbrechung in
der Stützscheibe 4 koaxial zum freien Querschnitt des
Kanals 14 ausgerichtet ist. Die Stützscheibe 4 wird
mit einer federbelasteten Andruckscheibe 6 gegen die
Dosierscheibe 3 gehalten. Dabei ist die Andruckschei
be 6 so ausgerichtet, daß sie ebenfalls koaxial zur
freien Querschnittsfläche des Kanals 14 ausgerichtet
ist und zu den Zeitpunkten, wenn die Durchbrechung
der Dosierscheibe 3 in Überdeckung mit den genannten
Durchbrechungen in der Stützscheibe 4, der Stütz- und
Andruckscheibe 4, 6 sowie der Dosierscheibe 3 steht,
mittels des durch den Ejektor hervorgerufenen Unter
drucks Luft über einen unterhalb der Andruckscheibe
vorhandenen Raum und einen Kanal 17, der mit der Um
gebung in Verbindung steht, angesaugt werden kann.
Die Welle 5 zum Antrieb der Dosierscheibe 3 ist in
einem Spannstück 10, das mit der übrigen Vorrichtung
verschraubbar ist, in einer Wellenlagerung 11 aufge
nommen. Durch Einstellung der Verschraubung des
Spannstückes 10 ist es möglich, die Vorspannung der
Andruckscheibe 6 über die Feder 7 einzustellen. Je
weiter das Spannstück 10 durch Verschrauben in Rich
tung Dosierscheibe 3 bewegt wird, um so größer sind
die auftretenden Normalkräfte, die an den gegenein
anderwirkenden Flächen von Trennplatte 2, Dosier
scheibe 3, Stützscheibe 4 und Andrückscheibe 6 wir
ken. Bevorzugt sind die Flächen der Trennplatte 2 und
der Stützscheibe 4, die zur Dosierscheibe 3 weisen,
mit einer PTFE-Beschichtung versehen, und die Dosier
scheibe 3 besteht entweder aus einem Edelstahl oder
ist mit einem solchen Stahlmaterial beschichtet oder
ist aus einem Material mit ähnlichen Eigenschaften
und guter Oberflächenqualität gebildet. Diese Ausbil
dung der Schichten und der Dosierscheibe führt dazu,
daß ein geringer Verschleiß auftritt und somit über
einen großen Zeitraum eine geforderte Dichtwirkung
erhalten bleibt.
Die Welle 5 ist mittels einer Kupplung 16 entweder
mit einem nicht dargestellten Schritt- oder Getriebe
motor verbindbar, dessen Drehbewegung über die Welle
5 auf die Dosierscheibe 3 übertragen wird. Je nach
eingestellter Drehzahl kann in besonders feiner Stu
fung auch eine kleine Menge an Pulver über den Ejek
tor zur Verfügung gestellt werden.
Eine weitere Einstellmöglichkeit für die geförderte
Pulvermenge besteht mit der in der Figur dargestell
ten Vorrichtung dadurch, daß neben der Dosierscheibe
3 auch die Stütz- und/oder Andruckscheibe 6 verdreht
werden können. Mit einer solchen Verdrehung wird Ein
fluß auf die angesaugte Luftmenge zum Ejektor durch
eine Erhöhung der Drosselwirkung genommen und somit
die geförderte Pulvermenge geringer dosiert.
Der Fig. 2 ist die Gestaltung einer Trennplatte 2 zu
entnehmen, an der sich die Oberseite der Dosierschei
be 3 abstützt. Hier sind mehrere Bohrungen und eine
Durchbrechung eingearbeitet. Dabei dient die Durch
brechung 21 zur Pulverzufuhr in die Durchbrechung(en)
der Dosierscheibe 3. Die Bohrung 22 ist so angeord
net, daß sie im eingebauten Zustand zum Kanal 14
fluchtend bzw. koaxial ausgerichtet ist, um die Luft
strömung durchlassen zu können. Die kleinere Bohrung
23 dient zur Fixierung der Trennplatte 2 in der er
findungsgemäßen Vorrichtung.
Die Fig. 3 zeigt eine mögliche Gestaltung einer Do
sierscheibe 3 mit einer zentralen Bohrung 24 zur
formschlüssigen Aufnahme der Welle 5, um die Drehbe
wegung übertragen zu können. Weiter sind bei diesem
Beispiel gleichmäßig verteilte Durchbrechungen 25,
hier Bohrungen, vorhanden, in die das Pulver aufge
nommen und bei Erreichen des Kanals 14 dosiert abge
geben wird. Der Radius, in dem die Durchbrechungen in
der Dosierscheibe 3 eingebracht sind, liegt im Be
reich des durch seine Größe vorgegebenen minimalen
und maximalen Abstands, den der Kanal 14 von der
Drehachse der Dosierscheibe 3 bzw. der Welle 5 hat.
Claims (11)
1. Vorrichtung zur Dosierung kleinster Pulvermengen
zur Erzeugung eines Aerosols,
dadurch gekennzeichnet,
daß Pulver über eine mit mindestens einer Durch
brechung versehenen Dosierscheibe (3) aus einem
Feststoffbehälter (1), durch Drehung um eine
Achse, einem sich anschließenden Ejektor durch
einen Kanal (14), eine ansaugende Luftströmung
freigebend, zuführbar ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Luftströmung in den Kanal (14)
über eine unterhalb der Dosierscheibe (3) koaxi
al zum Kanal (14) in einer Stütz- und/oder An
druckscheibe (4), (6) angeordneten Öffnung (19)
und die Durchbrechung(en) führbar ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Drehzahl der Dosierscheibe
(3) steuer- und/oder regelbar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierscheibe
(3) mittels mindestens einer federbelasteten
Andrückscheibe (6), diese abdichtend, gehalten
ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (19) in
der federbelasteten Stütz- und/oder Andrück
scheibe (4), (6) durch Drehung so ausrichtbar
ist, daß zumindest eine teilweise Überdeckung
der freien Querschnitte erfolgt.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierscheibe
(3) mit einem Schrittmotor verbunden ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierscheibe
(3) mit einem Getriebemotor verbunden ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierscheibe
(3) zwischen zwei PTFE-Schichten geführt ist.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Dosierscheibe
(3) zumindest an ihren Führungs- und Dichtflä
chen edelstahlbeschichtet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß Dosierscheiben (3)
mit unterschiedlichen Durchbrechungsgrößen und/
oder variabler Anzahl der Durchbrechungen ein
setzbar sind.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß Dosierscheiben (3)
mit unterschiedlicher Dicke einsetzbar sind.
Priority Applications (1)
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DE1995100726 DE19500726C2 (de) | 1995-01-12 | 1995-01-12 | Vorrichtung zur Dosierung kleinster Pulvermengen zur Erzeugung eines Aerosols |
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