DE8515780U1

DE8515780U1 - Vorrichtung zur Erzeugung eines Feststoffaerosols

Info

Publication number: DE8515780U1
Application number: DE8515780U
Authority: DE
Original assignee: Palas GmbH Partikel und Lasermesstechnik
Current assignee: Palas GmbH Partikel und Lasermesstechnik
Priority date: 1985-05-30
Filing date: 1985-05-30
Publication date: 1985-08-01
Also published as: US4764057A

Description

Vorrichtung zur Erzeugung eines Feststoffaerosols

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines FeststoffaRrncnio £Mo sij-jciir Haufwerk, mit einem Feststoffbehälter, einem Vorschubkolben, einer umlaufenden ßürste, einem LufteinlaO und einem Auslaßkanal. '

Eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 25 33 554 bekannt. In den zylindrischen Feststoffbehältor eingefüllter, feinkörniger und verdichteter Feststoff, wird mit Hilfe eines Kolbens einem rotierenden Element in Form einer Bürste zugeführt. Die Bürste trennt den Feststoff schichtweise ab. Der erforderliche Luftstrom wird über Lufteinlässe zunächst in die Nähe der Drehachse der Bürste und dann zum Umfang der Dürste in den Bereich geführt, in eiern der Feststoff durch die f3ürste vom Haufwerk abgelöst wird. In diesem Bereich befindet sich ein AerosolauslaDstutzen, durch den Luft und Feststoff nach außen geleitet wird. Die bekannte Vorrichtung weist eine Reihe von Nachteilen auf, so ist der Querschnitt des Auslaßstutzens fest vorgegeben und erweitert sich im übrigen zumindestens in Teilbereichen seiner Länge, wodurch es zu Ansatzbildungen im Auslaufkanal durch Anhaften bereits dosierter und von der Luft mitgenommener Feststoffteilchen kommen kann, was schließlich über periodisches Anwachsen und Ablösen von Feststoffteilchen zu Durchsatzschwankungen führt. Darüberhinaus ist die bekannte Vorrichtung nicht druckfest; wenn im Auslaßbereich ein Gegendruck herrscht, führt dies dazu, daß Luft und Feststoffteilchen teilweise über die Achslager der Bürste zurückschlagen, dort zu Ablagerungen führen oder austreten, so daß auch hierdurch insgesamt die Ergebnisse der Messungen verfälscht werden. Darüberhinaus ist die bekannte Vorrichtung -insbesondere im Auslaßbereich, in dem, wie gesagt, Ablagerungen stattfinden können, schlecht zu reinigen.

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Der Erfindung liegt daher die Aufqabe zugrunde, Untef Vermeidung der vorgenannten Nachteile, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend Weiterzubilden, daß insbesondere unter Vermeidung eines Absetzend Von Feststoffteilchen ein zuverlässiqer, konstanter Durchsatz erreicht wird.

Erfindungsgemäß wird die genannte Aufgabe bei einer Vorrichtung der gattungsgernäßen Art dadurch yülust, daß der Ausisnkoriol über seine Länge hin bei vergrößernder Tiefe sich nicht vergrößerndem Querschnitt aufweist. Durch zumindestens über Teilbereiche hin ansteigenden Querschnitt, bei der bekannten Vorrichtung kommt es so zu Strömungsreduzierungen und damit den genannten Ablagerungen, während durch die erfindunqsgemäße Ausgestaltung zuverlässig eine Strömungsreduzierung im Auslaßkanal vermieden wird, wobei gemäß einer ersten bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen sein kann, daß der Querschnitt des Auslaßkanals sich über dessen Länge hin verkleinert. In diesem Falle kommt es zu einer Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit. Sollte die Strömungsgeschwindigkeit über den gesamten AuslaD-kanal hin konstant sein, so sieht eine weitere äußerst bevorzugte Ausgestaltung vor, daß der Querschnitt des Aus-aßkanals über dessen gesamte Länge hin konstant bleibt. Wesentlich ist dabei, daß die Querschnittsform nicht über die gesamte Länge des Auslaßkanals gleichbleibt, sondern sich von einem relativ flachen Bereich dort, wo der Feststoff aufgenommen wird, zu einer AuslaGöffnung des Kanals verändert, bei der Breite und Tiefe im wesentlichen übereinstimmen. Es hat sich herausgestellt, daß Breite und Tiefe des Auslaßkanals sich in der Regel nicht linear über die Länge hin ändern können^ da dann im Regelfalle die Querschnittsfläche über die Länge hin nicht konstant bleibt, sondern in einem mittleren Bereich ein Maximum aufweist, sich also über einen Teilbereich vergrößert, was zu den zu vermeidenden Geschwindigkeitsreduzierungen und damit Ablagerungen führen würde. Die erfindungsgemäße Aufgabe zur Vermeidung von Feststoffablagerungen, wird insbesondere weiterhin dadurch unterstützt, daß die Be-

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grenzüngswandungen des Auslaßkanals ohne Konten verlaufen und daß Übergänge zwischen Tiefe und Breite des Auslaßkanals begrenzenden Begrenzungswh'nden zumindestens abgerundet sind. Inabesondere ist der Querschnitt im Auslaßbereich derart» daß die untere Hälfte der Auslaßöffnung einen Halbkreis bildet, dessen Radius die Hälfte der Höhe der Auslaßöffnung beträgt.

In fertigungstechnischer und praktischer Hinsicht hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenn

der Auslaßkanal mit Abstand zur Öffnung des Feststoffbehälters zum Bürstenraum angeordnet ist, wobei der Auslaßkanal insbesondere diametral der Öffnung des Feststoffbehälters zum Bürstenraum hin gegenüberliegt. In diesen Fällen, kann nämlich Weiterhin vorgesehen sein, daß der Auslaßkanal in einem von einem Gehäuse der Bürste separaten, abnehmbaren Teil ausgebildet ist. Hierdurch können einerseits die Auslaßkanäle durch Auswechseln des abnehmbaren Teils, das in Form eines Deckels ausgebildet ist, leicht abgenommen und dann leicht gereinigt werden. Darüberhinaus können sie leicht ausgetauscht werden, wodurch einerseits jeweils in bequemer Weise an das jeweilige Problem angepaßte Auslaßkanäle, beispielsweise an verschiedene Innendurchmesser von Feststoffbehältern angepaßte Auslaßkanäle eingesetzt werden können und insgesamt größere Arbeitsbereiche, hinsichtlich Durchsatz, Hassenkonzentration und Volumenstram überdeckt werden können.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß Motor und Antrieb der Bürste luftdicht verkapselt sind. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung druckfest ist und auch Aerosole gegen Gegendruck ausgeblasen werden können. Um beispielsweise ohne größere Probleme an schlecht zugänglichen Stellen Messungen durchführen zu können, ist i·. weiterer Ausgestaltung vorgesehen, daß sie eine lösbare und entfernbare Bedienungseinheit aufweist. Die Borsten der Bürste können aus

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Draht oder geeigneten Kunststoffen bestehen.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der erfindungsgcmäßen Vorrichtung unter ßezunnahme auf die Zeichnungen im einzelnen erläutert sind. Dabei zeigt :

Fig.l einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung I-I der Figur 2;

Fig.2 einen Detailschnitt wesentlicher Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung entsprechend II-II der Figur 1;

Fig.3 eine Frontdarstellung mit der Andeutung zweier Schnitte, eine Aufsicht und einen Längsschnitt durch einen Auslaßkanal der erfindungsgemäßen Vor richtung ; und

Fig.4 eine Aufsicht auf einen anderen Auslaßkanal.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Erzeugen eines Feststoffaerosols aus einem Haufwerk weist einen Feststoffbehälter 2 auf,in dem sich gestopfte Feststoffpartikel 3 befinden. Der Feststoffbehälter ist zylinderförmig ausgebildet. Im Feststoffbehälter 2 ist ein Vorschubkolben 3 axial beweglich angeordnet, mit dem das Feststoffhaufwerk 3 langsam nach oben befördert werden kann. Arn oberen Ende des Feststoffbehälters 2 befindet sich eine umlaufende Dürste 6, die auf ihren Umfang Borsten aus Metall oder Kunststoff aufweist. Auf der der Öffnung 8 des Feststoffbehälters 2 zum Bürstenraum 9 in angewandter Seite der Bürste 6 ist ein Lufteinlaß 11 Sowie ein Auslaßkanal 12 für den Luftstrom und von diesem mitgenommene Feststoff ausgebildet,

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Der Kolben 4 im Feststoffbehälter 2 wird von einer Vorschubspindel 18 in einer Spindelführung 19 gegebenenfalls über ein Zwischenelement 20 bewegt. Der Feststoffbehälter 2 weist einen Kragen 14 auf, an dem er durch eine in das Gehäuse 15 eingeschobene Sichungsplatte 16, die eine Handhabe 17 aufweist sicher auch bei Druckaufbau im Inneren der Vorrichtung gehalten wird. Die ist wichtig für die Dosierkonstanz, da es anderBfalls ^passieren könnte, daß der Behälter sich wenig absenkt, ohne daß der Bediener dies merkt, wodurch aber plötzlich mehr Feststoffteilchen abgezogen würden und ein Dosierschub bewirkt werden könnte, dessen Grund nicht ohne weiteres erkennbar ist. Dieser Nachteil wird durch die Sicherungsplatte sicher vermieden.

Der Auslaßkanal 12 ist in einem vom Gehäuse 21 der Bürste 6 separaten und abtrennbaren Teil 22 in Form eines Deckels ausgebildet. Der Auslaßkanal 12 muß in seinem Aufnahmebereich 23 im Bereich des Bürstenscheitels eine Breite y aufweisen, die zumindestens dem variablen Innendurchmesser des Feststoffbehälters 2 entspricht, da die Bürste im Betrieb über eine dem Durchmesser des Feststoffbehälters-2 entsprechende Breite mit Feststoffteilchen versehen wird; andererseits soll die maximale Breite χ des Auslaßkanals 12 auch nicht wesentlich über diesen Werten liege. Die Tiefe ζ im Aufnahnebereich 23 des Kanals 12 ist vernachlässigbar. Der aus dem Kanal 12 austretende Aerosolstrahl - aus Luft und Fcststoffpartikeln sollte einen Querschnitt mit im wesentlichen gleicher Freite und Tiefe aufweisen, vorzugsweise einen kreisförmigen, damit Messungen unabhängig von der radialen Einstrahlrichtung eines MeGlichtstrahls sind. In bevorzugter Ausgestaltung ist der Übergang bei den Auslaßkanälen der Figuren 3 und 4 derart gnwählt, daß der Querschnitt den Kanals 12 sich über die lringe y hin nicht ändert, sondern konstant bleibt. Dabei ist insbesondere darauf geachtet, daß die ßegrenzungswa'nde des Kanals sowohl im Eiriiaßbereich 23 als auch im Auslaßbereich 24 nahezu dchsparallel zur Luftstrahlrichtung verlaufen und die

Übergänge stetig weich sind, also keine Kanten an den Kanalwänden vorhanden sind, so daß Wirbel, die zur Ablagerung und/ oder schwankendem Partikclmengcnstrom führen könnte, vermieden werden .

Der Auslaßkanal 12 ist vollständig in dem separaten Teil oder Deckel 22 ausgebildet, so dafl er leicht gewechselt und an unterschiedliche Voraussetzungen bzw. Anforderungen, wie unterschiedliche Feststof fbehäl tordurchmoiiser, unterschiedliche Luftmengendurchsätze etc. angepaßt serden kann.

Die bürstenwalze ό wird von einem Motor 26 a irietrieben, der vollständig gekapselt int, und dessen Gehäuse 27 luftdicht mit dem Gehäuse 21 der Bürste verbunden ist. D.ifise Ausgestaltung bewirkt, daß die erfindungsgemäßc Einrichtung 1 druckfest ist und auch bei Gegendruck an der Auslaßöffnung 24 des Auslaßkanals 12 betriebs, ι werden kann, was andernfalls zu einem Eintreten des Aerosols in die Lager der Bürste und des Antriebs führen könnte.

Die Bürste 6 ist auf der den Motor 26 gegenüberliegenden Seite in eine Abdeckplatte 31 gelagert und gehalten, die wiederum mittels lediglich zweier Schrauben 32 am restlichen Gehäuse 27 .-. die ^; beispielsweise ein Gewinde aufweist befestigt ist. In eine Ausnehmung 33 des dem· Motor 26 abgewandten Endes der Welle der Bürstenwalze 6, kann eine Handhabe (nicht dargestellt) eingebracht und mittels dieser nach Lösen der Schrauben 32 die Bürstenwalze 6 mit der Abdeckplatte 31 leicht entfernt werden, was der Bürstenwechsel sehr erleichtert.

Über ein im einzelnen nicht dargßßtßlltes lösbares und entfernbares ßedienungspanöel, könnüfi Kolbenvorschub und -ttückbewogung, ßürsfcenbewegunrj sowie Luftzufuhr ein und abgeschaltet

sowie Bürstengeschwinigkeit und Uorschubgeschwindigkeit geregelt werden. Bürstendrehzahl, Vorschubgeschwindigkeit und Füllstand werden gemessen und können auf einer Anzeige abgerufen werden. Weiterhin ist eine Füllstandsanzeige vorgesehen, indem mit der Antriebsspindel 18 ein Potentiometer verbunden ist, von welchem ein für den Füllstart charakteristischer Spannungswert abgenommen und als Füllstandshöhe angezeigt wird. Damit ein Vorschub des Kolbens im Feststoffbehälter bei keiner oder zu geringer Luftzufuhr verhindert wird, ist eine Luftüberwachung vorgesehen, die ^Einschalten des Kolbenvorschubs nur bei ausreichender Luftströmung ermöglicht. Dies trägt ebenfalls zur Dosierkonstanz bei.

Zur Erzeugung eines Feststoffaerosols wird der aus der Vorrichtung 1 entnommene Feststoffbehälter 2 sorgfältig mit dem pulverförmigen Feststoff gestopft, so daß eine gleichmäßige Stopfdichte erreicht wird. Der Feststoffbehälter 2 wird in der oben beschriebenen Weise in die Vorrichtung 1 eingesetzt und festgelegt. Anschließend werden Luftzufuhr, Bürstendrehung und Kolbenvorschub eingeschaltet. Die sinh drehende Bürste nimmt mit ihren Borsten 7 von der Oberfläche des Feststoffhaufwerks 3 eine durch die Vorschubgeschwindigkeit des Kolbens 4 bestimmte Menge an Feststoffpartikeln ab und fördert diese in den Bereich des Lufteinlasses and des Auslaßkanals 12. In diesem Bereich werden die Feststoff partikel durch die durchströmende Luft von der Bürste gelöst und durch den Auslaßkanal 12 zu dessen Auslaß 24 hin mitgenommen und in einem Aerosolstrahl mit hoher Mengenkonstanz mitgenommen, an dem dann die gewünschten Messungen, wie Messungen zum Partikeldurchme.9p.er etc. vorgenommen werden können.

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Claims

Schutzansprüche

Vorrichtung zur Erzeugung eines Feststoffaerosol^ aus einem Haufwerk, mit einem Feststoffbehälter, einem Vorschubkolben, einer umlaufenden Bürste, einem Lufteinlaß und einem Auslaßkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (12) über seine Länge (y) hin bei vergrößernder Tiefe (z) sich nicht vergrößernden Querschnitt aufweist.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Auslaßkanals (12) sich über dessen Länge (y) hin verkleinert.

Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Auslaßkanals (12) über dessen gesamte Länge (y) hin konstant bleibt.

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4. Vorrichtung nach" einem "der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die iiegrenzungswandungen des
AuslaQkanals (12) ohne Kanten verlaufen.

5- Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Übergänge zwischen Tiefe und
Breite des AuslaDkanals (12) begrenzenden Begrenzungswänden zuminriestens abgerundet sind.

6. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der AuslaQkanal (12) mit Abstand zur Öffnung (7) des Feststoffbehälters (2) zum Bürstenraum (9) angeordnet ist

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (12) der Üffnung (7) des Ftjststoffbehälters (2) zum Bürstenraum (9) diametral gegenüberliegt.

G. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslaßkanal (12) in einem von einem Gehäuse (21) der Bürste (6) separaten, abnehmbaren Teil (22) ausgebildet ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Motor (26) und Antrieb der Bürste (6) luftdicht verkapselt sind.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine lösbare und entfernbare Bedienungseinheit aufweist.

11. Vorrichtung nach einem der vorangehender! Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Feststoffbehälter (2) durch eine horizontal einschiebbare und festlegbare Sicherungsplatte (16) gehalten ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine abnehmbare seitliche Deck" platte (32) vorgesehen ist, an der di*? Bürstenwalze (6) gelegt ist»

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13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die in dem Wellenansatz det Bürstenwalze (6), mit der diese in der Abdeckplatte (32) gelagert ist eine Ausnehmung (33) zur Aufnahme einer Handhabe ausgebildet ist.