DE19754136A1

DE19754136A1 - Solids particle aerosol producing device

Info

Publication number: DE19754136A1
Application number: DE1997154136
Authority: DE
Inventors: Leander Moelter; Friedrich Munzinger
Original assignee: Palas GmbH Partikel und Lasermesstechnik
Current assignee: Palas GmbH Partikel und Lasermesstechnik
Priority date: 1997-12-05
Filing date: 1997-12-05
Publication date: 1999-06-10

Abstract

The device (10) has a cylindrical housing (14) containing a monolithic block (11), of a material to be dispersed, which can be urged towards a dosing device (12) by a piston (15). The dosing device is a rotatable brush (16) with metallic bristles (13), which scrapes particles from the block to be dispersed in a gas stream.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung eines Feststoff-Aerosols, mit einem Feststoffvorrat und einer Dosiervorrichtung, mittels der Feststoffpartikel von dem Feststoffvorrat entnehmbar und einem Trägergas strom zuführbar sind.The invention relates to a device for generating a solid aerosol, with a solid supply and a dosing device, by means of the solid particles removable from the solid supply and a carrier gas electricity can be supplied.

Eine derartige Vorrichtung, die aus der DE 85 15 780 U1 bekannt ist, dient dazu, Feststoffpartikel von einem Feststoffvorrat mittels einer rotierenden Bürste schicht weise abzunehmen und in genau dosierter Menge einem Trägergasstrom zuzuführen, in dem die Feststoffpartikel in möglichst feiner Form zur Bildung eines Feststoff- Aerosols verteilt werden. Als Feststoffvorrat wird dabei ein loses Feststoffpulver verwendet, das in eine Kolben kammer eines Vorschubkolbens eingefüllt wird, mit dem es der Bürste kontinuierlich zugeführt wird. Das Feststoff pulver liegt in der Kolbenkammer somit als loses Haufwerk vor. Wenn der Vorrat an Feststoffpulver in der Kolbenkam mer verbraucht ist, muß Feststoffpulver nachgefüllt werden. Dies ist jedoch relativ aufwendig und läßt sich nur sehr schwierig automatisieren, wobei darüber hinaus die Gefahr besteht, daß nachzufüllendes Feststoffpulver aus der Kolbenkammer austritt und die Dosiervorrichtung verschmutzt.Such a device, which from DE 85 15 780 U1 is used to remove solid particles from a Solid matter layer using a rotating brush layer lose weight wisely and in a precisely dosed amount Feed carrier gas stream in which the solid particles in the finest possible form to form a solid Aerosols are distributed. As a solid supply a loose solid powder used in a flask Chamber of a feed piston is filled with which it the brush is fed continuously. The solid powder is in the piston chamber as a loose pile in front. When the stock of solid powder came in the flask mer is used up, solid powder must be refilled become. However, this is relatively complex and can be done automate very difficult, being beyond there is a risk that solid powder to be refilled emerges from the piston chamber and the dosing device dirty.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrich tung der genannten Art zu schaffen, bei der der Feststoff in einfacher und automatisierbarer Weise nachfüllbar ist.The invention has for its object a Vorrich tion of the type mentioned, in which the solid can be refilled in a simple and automatable manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß der Fest stoffvorrat von zumindest einem festen, monolithischen Feststoffblock gebildet ist. Der monolithische Feststoff block besitzt eine hohe Eigenstabilität und läßt sich somit als einzelnes Teil leicht handhaben. Er ist form stabil und kann Druck- sowie Zugkräfte aufnehmen, so daß er von einer automatischen Nachfüllvorrichtung in die Kolbenkammer eingeschoben werden kann.This object is achieved in a device of the type mentioned in that the festival stock of at least one solid, monolithic Solid block is formed. The monolithic solid block has a high inherent stability and can be easy to handle as a single part. It is in shape stable and can absorb pressure and tensile forces, so that he from an automatic refill into the Piston chamber can be inserted.

Aufgrund der leichten Handhabbarkeit des monolithischen Feststoffblockes ist es sogar möglich, einen noch nicht verbrauchten Feststoffblock rückstandsfrei aus der Kol benkammer heraus zunehmen und gegen einen monolithischen Feststoffblock aus gegebenenfalls einen anderen Material auszutauschen.Because of the easy handling of the monolithic Solid block it is even possible, not yet used solid block residue-free from the col take out the chamber and against a monolithic one Solid block made of another material if necessary exchange.

Der monolithische Feststoffblock, der vorzugsweise die Gestalt einer Stange besitzt, kann aus einem in sich stabilen, größeren Feststoffgebilde mechanisch herausge arbeitet werden, wie es beispielsweise bei einer Stange aus Steinsalz, einem Holzstab oder einem Kunststoffblock der Fall ist, alternativ ist es jedoch auch möglich, den Feststoff, der ursprünglich als feines Pulver vorliegt, zu dem monolithischen Feststoffblock umzuformen. Dies kann einerseits dadurch geschehen, daß das Pulver ge schmolzen oder teilgeschmolzen wird und anschließend wieder erstarrt, falls der Feststoff ein Schmelzen ohne vorherige Zersetzung zuläßt. Alternativ ist es auch möglich, die Feststoff-Pulverpartikel beispielsweise in einer hydraulischen Presse unter hohem Druck zu verdich ten, wobei beispielsweise Harnstoff unter einem Druck von mindestens 2000 atm = 200 kPa zu einem stabilen Fest stoffblock kalt verdichtet wird. Bei Versuchen hat sich gezeigt, daß die Dispergierung der vom Feststoffblock abgenommenen Feststoffpartikel im wesentlichen die glei chen Ergebnisse wie bei der Verwendung eines herkömmli chen Pulverhaufwerkes zeigt. Dabei ist es weitestgehend unerheblich, wie die einzelnen Feststoffpartikel beschaf fen sind. Diese können einerseits in ihrer bei der Her stellung angefallenen Form verwendet werden, alternativ kann auch ein Beschichtungsprozeß durchgeführt werden, bei dem die Partikel durch Aufdampfen, Aufsprühen, Sput tern oder durch chemische Gasphasenabscheidung (CVD = chemical vapour deposition) mit einer dünnen Schicht (coating) überzogen werden, um dann beim nachfolgenden Verdichtungsprozeß oder einem Teilschmelzen nur soweit miteinander in Haftkontakt zu treten, daß die Partikel beim Vorgang des Dosieren leicht voneinander trennbar sind.The monolithic solid block, which is preferably the Has the shape of a pole, can be made in one stable, larger solid structures mechanically be worked, as it is for example with a bar made of rock salt, a wooden stick or a plastic block the case is, but alternatively it is also possible to use the Solid, which is originally a fine powder, to form the monolithic solid block. This can be done on the one hand that the powder ge is melted or partially melted and then solidifies again if the solid melts without allows previous decomposition. Alternatively it is possible, the solid powder particles for example in to compress a hydraulic press under high pressure ten, for example urea under a pressure of at least 2000 atm = 200 kPa for a stable feast block of fabric is cold compressed. When trying has shown that the dispersion of the solid block removed solid particles essentially the same Chen results as when using a conventional Chen powder pile shows. It is largely irrelevant how the individual solid particles procure are. On the one hand, these can be position incurred can be used, alternatively a coating process can also be carried out, where the particles by evaporation, spraying, sput or by chemical vapor deposition (CVD = chemical vapor deposition) with a thin layer (coating) are coated, then in the subsequent Compression process or a partial melting only so far to come into contact with each other that the particles easily separable from each other during the dosing process are.

Auch bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird der Feststoffvorrat bzw. der Feststoffblock mittels einer Zuführvorrichtung der Dosiervorrichtung zugeführt, wobei es sich bei der Zuführvorrichtung um einem Vorschubkolben oder eine sonstige Transportvorrichtung handeln kann. Der Antrieb der Zuführvorrichtung, der vorzugsweise von einem Motor gebildet ist, ist zur Erzielung einer instationären bzw. diskontinuierlichen Dosierung regelbar, so daß sowohl eine zeitlich konstante als auch eine variable Zuführung des Feststoffblocks möglich ist. In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß der Zuführvorrichtung ein Magazin zur Aufnahme mehrerer Feststoffblöcke vorgeschaltet ist. Wenn der in der Zu führvorrichtung befindliche Feststoffblock aufgebraucht ist, kann aus dem vorgeschalteten Magazin, bei dem es sich entweder um ein drehbares Revolvermagazin mit mehre ren auf einem Kreis angeordneten Aufnahmen für jeweils einen Feststoffblock oder auch um eine sogenannte Batte rie handeln kann, bei der mehrere Aufnahmen für jeweils einen Feststoffblock in Reihe hintereinander angeordnet sind, ein neuer Feststoffblock an die Zuführvorrichtung übergeben und diese somit nachgeladen werden. Ein ent sprechender Ablauf ergibt sich, falls der in der Zuführ vorrichtung befindliche Feststoffblock ausgetauscht werden soll.In the device according to the invention, too Solid stock or the solid block by means of a Feed device of the metering device, wherein the feed device is a feed piston or other transport device can act. Of the Drive of the feed device, preferably by one Motor is formed is to achieve a transient or discontinuous dosing adjustable so that both a constant in time and a variable Feeding the solid block is possible. In preferred Embodiment of the invention is provided, however, that the feeder a magazine for receiving several Solid blocks is connected upstream. If the in the Zu guide device located solid block used up is can from the upstream magazine in which it either a revolving revolver magazine with several ren arranged on a circle recordings for each a solid block or a so-called batte rie can act in which multiple shots for each a solid block arranged in a row a new solid block to the feeder handed over and thus reloaded. A ent speaking sequence arises if that in the feeder device located solid block replaced shall be.

Als Dosiervorrichtung sind verschiedene Ausgestaltungen möglich. Grundsätzlich kann eine rotierende Bürste, insbesondere eine Edelstahlbürste verwendet werden, wobei jedoch bei längerem Gebrauch die Gefahr besteht, daß die Borsten stark abnutzen. In alternativer Ausgestaltung kann die Dosiervorrichtung auch von einem rotierenden Fräskopf, insbesondere einem Schruppfräser oder einem Stirnfräser gebildet sein. In einer weiteren Ausgestal tung kann eine Schleifscheibe oder -walze mit harten, kantigen Schleifkörnern üblicherweise aus Siliciumcarbid (SiC) oder Wolframcarbid (WC) verwendet werden. Die Dosiervorrichtung besitzt einen regelbaren Antriebsmotor, so daß neben einer stationären bzw. kontinuierlichen Dosierung auch eine instationäre oder diskontinuierliche oder zeitlich variable Dosierung möglich ist, wodurch schnellen dynamischen Vorgängen gefolgt werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung ist eine Walze denkbar, die über den Umfang verteilt mehrere sich axial erstreckende Schneidmesser trägt. Die Schneidmesser sind an ihrer Schneidkante mit Einschnitten versehen, damit nicht ein zusammenhängender Span, sondern mehrere kleine Späne von dem Feststoffblock abgenommen werden. Die Relativbewegung zwischen der Dosiervorrichtung und dem Feststoffblock kann einerseits dadurch erreicht werden, daß die Dosier vorrichtung in Bewegung versetzt wird, alternativ ist es jedoch auch möglich, daß die Dosiervorrichtung ein fest stehendes Werkzeug umfaßt und der Feststoffblock relativ zum Werkzeug bewegt wird. Dies ist dadurch möglich, daß der Feststoffblock eine hohe Eigenstabilität besitzt und Kräfte aufnehmen kann, was bei dem bisher verwendeten Pulverhaufwerk nicht der Fall war.Various configurations are available as the metering device possible. Basically, a rotating brush, in particular a stainless steel brush can be used, whereby however, with prolonged use there is a risk that the Wear bristles heavily. In an alternative embodiment the metering device can also be operated by a rotating Milling head, in particular a roughing cutter or a End mill be formed. In another configuration a grinding wheel or roller with hard, edged abrasive grains usually made of silicon carbide (SiC) or tungsten carbide (WC) can be used. The Dosing device has an adjustable drive motor, so that in addition to a stationary or continuous Dosage also an unsteady or discontinuous or time-variable dosing is possible, whereby fast dynamic processes can be followed. In a further embodiment, a roller is conceivable that distributed over the circumference several axially extending Carries cutting knife. The cutting knives are on hers Provide cutting edge with incisions so that not contiguous chip, but several small chips of be removed from the solid block. The relative movement between the dosing device and the solid block can be achieved on the one hand that the dosing device is set in motion, alternatively it is however, it is also possible that the metering device is fixed includes stationary tool and the solid block relative is moved to the tool. This is possible because the solid block has a high inherent stability and Can absorb forces, which is used in the previously Powder heap was not the case.

Für den Fall, daß die mittels der Dosiervorrichtung erzeugten Feststoffpartikel noch nicht die gewünschte Größe aufweisen, kann der Dosiervorrichtung eine Zerklei nerungseinrichtung nachgeschaltet sein. Dabei kann die Zerkleinerungseinrichtung mehrere Prallflächen umfassen, auf die die Feststoffpartikel auftreffen, wobei sie durch die Aufprallenergie zerkleinert werden. Zusätzlich oder alternativ dazu kann die Zerkleinerungseinrichtung auch eine Mahlvorrichtung umfassen, in der die Feststoffparti kel infolge von Scherkräften auf die gewünschte Größe zermahlen werden.In the event that by means of the metering device generated solid particles not yet the desired The metering device can have a size nerungseinrichtung downstream. The Size reduction device comprise several baffles, on which the solid particles hit, whereby they pass through the impact energy is crushed. In addition or alternatively, the comminution device can also include a grinder in which the solids to the desired size due to shear forces be ground.

Nachdem die Feststoffpartikel die gewünschte Partikel größe aufweisen, werden sie in einem Zerstäuber- bzw. Trägergasstrom dispergiert, so daß das gewünschte Fest stoff-Aerosol gebildet ist.After the solid particle the desired particle have size, they are in an atomizer or Carrier gas stream dispersed so that the desired solid aerosol is formed.

Weitere Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbei spiels unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung. Es zeigen:Further details and features of the invention emerge from the following description of an embodiment game with reference to the accompanying drawing. It demonstrate:

Fig. 1 einen schematischen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 1 shows a schematic section through an inventive device,

Fig. 2 eine Aufsicht auf ein Revolvermaga zin und Fig. 2 is a supervision of a Revolvermaga zin and

Fig. 3 eine Aufsicht auf ein Batteriemaga zin. Fig. 3 is a supervision of a battery magazin zin.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung 10 zur Erzeugung eines Feststoff-Aerosols weist einen Feststoffbehälter 14 in Form eines Rohrgehäuses auf, in dem ein Vorschubkolben 15 axial verschieblich angeordnet ist. Oberhalb des Vor schubkolbens 15 ist ein monolithischer Feststoffblock 11 angeordnet, der durch Verfahren des Vorschubkolbens 15 kontinuierlich einer Dosiervorrichtung 12 zugeführt werden kann, die oberhalb des Feststoffbehälters 14 angeordnet ist. Die Dosiervorrichtung 12 umfaßt einen drehbar gelagerten Bürstenkörper 16, der an seiner Außen umfangsfläche mit Metallborsten 13 besetzt ist. Bei Drehung des Bürstenkörpers 16 kratzen die Borsten 13 Feststoffpartikel von dem Feststoffblock 11 herunter, die in nicht näher dargestellter, an sich bekannter Weise einem Trägergasstrom zugeführt werden.The device 10 according to the invention for producing a solid aerosol has a solid container 14 in the form of a tube housing, in which a feed piston 15 is arranged to be axially displaceable. Above the acting feed piston 15, a monolithic solid block 11 is arranged, which a metering device 12 can continuously process the feed piston 15 are fed, which is arranged above the solids tank fourteenth The metering device 12 comprises a rotatably mounted brush body 16 which is covered on its outer circumferential surface with metal bristles 13 . When the brush body 16 rotates, the bristles 13 scrape off solid particles from the solid block 11 , which are supplied to a carrier gas stream in a manner not known per se, which is known per se.

Der Zuführvorrichtung ist ein Magazin 17 zur Aufnahme mehrerer Feststoffblöcke 11 vorgeschaltet. Gemäß Fig. 2 ist das Magazin 17 als drehbares Revolvermagazin ausge bildet, das fünf Aufnahmen 18 für jeweils einen Fest stoffblock besitzt, die auf einem Kreis angeordnet sind. Alternativ dazu kann das Magazin 17 auch als Batteriema gazin ausgebildet sein, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Dabei sind mehrere Aufnahmen 18 für jeweils einen Feststoffblock in Reihe hintereinander angeordnet, wobei das Magazin 17 in Anordnungsordnung verstellbar ist.A magazine 17 for receiving several solid blocks 11 is connected upstream of the feed device. Referring to FIG. 2, the magazine is formed out as a rotatable revolver magazine 17, which in each case has a solid material block five receptacles 18 which are arranged on a circle. Alternatively, the magazine 17 can also be designed as a battery magazine, as shown in FIG. 3. In this case, a plurality of receptacles 18 for a solid block in each case are arranged in a row, the magazine 17 being adjustable in the arrangement order.

Claims

1. A device for generating a solid aerosol, with a solid stock ( 11 ) and a Dosiervor direction ( 12 ), by means of the solid particles from the solid stock ( 11 ) can be removed and a carrier gas can be supplied with current, characterized in that the solid stock of at least one solid, monolithic solid block ( 11 ) is formed.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the solid block ( 11 ) in a feed device ( 14 , 15 ) is arranged by means of which it can be fed to the metering device ( 12 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the feed device ( 14 , 15 ) is preceded by a magazine ( 17 ) for receiving several solid blocks.

4. The device according to claim 3, characterized in that the solid block ( 11 ) from the magazine ( 17 ) to the feed device ( 14 , 15 ) can be transferred.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solid block ( 11 ) is formed from at least partially melted and solidified again solid particles.

6. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the solid block ( 11 ) is formed from solid particles compressed under high pressure.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the metering device ( 12 ) is a rotating brush.

8. Device according to one of claims 1 to 6, there characterized in that the metering device rotating milling head.

9. Device according to one of claims 1 to 6, there characterized in that the metering device includes fixed tool and that the solid block is movable relative to the tool.

10. Device according to one of claims 1 to 9, there characterized in that the metering device Shredding device is connected downstream.

11. The device according to claim 10, characterized in net that the shredding device several Baffles for the solid particles comprises.

12. The apparatus of claim 10 or 11, characterized ge indicates that the shredding device a Includes grinder.