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WO2018177974A2 - Pulverdosierer - Google Patents

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WO2018177974A2
WO2018177974A2 PCT/EP2018/057584 EP2018057584W WO2018177974A2 WO 2018177974 A2 WO2018177974 A2 WO 2018177974A2 EP 2018057584 W EP2018057584 W EP 2018057584W WO 2018177974 A2 WO2018177974 A2 WO 2018177974A2
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
metering
projections
dosieraussparungen
recesses
dosing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/EP2018/057584
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
WO2018177974A3 (de
Inventor
Karl-Heinz Trimborn
Andy Eichler
Michael Long
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Aixtron SE
Original Assignee
Aixtron SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Aixtron SE filed Critical Aixtron SE
Priority to CN201880020878.8A priority Critical patent/CN110461479A/zh
Priority to KR1020197029444A priority patent/KR20190133181A/ko
Publication of WO2018177974A2 publication Critical patent/WO2018177974A2/de
Publication of WO2018177974A3 publication Critical patent/WO2018177974A3/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B05—SPRAYING OR ATOMISING IN GENERAL; APPLYING FLUENT MATERIALS TO SURFACES, IN GENERAL
    • B05B—SPRAYING APPARATUS; ATOMISING APPARATUS; NOZZLES
    • B05B7/00—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas
    • B05B7/14—Spraying apparatus for discharge of liquids or other fluent materials from two or more sources, e.g. of liquid and air, of powder and gas designed for spraying particulate materials
    • B05B7/1404—Arrangements for supplying particulate material
    • B05B7/144—Arrangements for supplying particulate material the means for supplying particulate material comprising moving mechanical means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01F—MEASURING VOLUME, VOLUME FLOW, MASS FLOW OR LIQUID LEVEL; METERING BY VOLUME
    • G01F11/00—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it
    • G01F11/003—Apparatus requiring external operation adapted at each repeated and identical operation to measure and separate a predetermined volume of fluid or fluent solid material from a supply or container, without regard to weight, and to deliver it for fluent solid material

Definitions

  • the invention relates to a device for the quantized dispensing of a powder having a first metering recesses, about a rotational axis in a housing rotatably driven metering element with a Behellungsvolu- men, in which the metering recesses are filled with the powder, wherein at a discharge point means for generating a fluid flow are provided, with which the powder from the first Dosieraussparungen is conveyed into an outlet volume.
  • a metering device for the quantified delivery of a powder is described in CN 201737998 U.
  • a housing of the device described therein is a rotatable disc having on a circular arc around the axis of rotation of the disc a plurality of metering orifices, each having a circular diameter.
  • the housing has a filling volume, into which a powder can be fed.
  • the Dosieraussparungen are open to the filling volume, so that the powder can enter the Dosieraussparungen.
  • the disk-shaped metering element rotates on a bearing surface so that the powder can not escape from the Dosieraussparonne.
  • the filled metering recesses are conveyed to a removal point in which a fluid flow, for example a gas flow, blows the powder out of the metering recesses into an exit volume.
  • a fluid flow for example a gas flow
  • the powder can be added to a gas stream, so that an aerosol is formed.
  • the object of the invention is to develop a generic metering device with regard to the reproducible delivery rate and to reduce the spread of particle flow.
  • the flow rate is variable, wherein the flow rate corresponds to a particle flow at which the per unit time funded particle volume should be kept as constant as possible and should have a small time spread .
  • the metering element rotates about a rotation axis, the first metering recesses first passing through a filling volume in which the particles fill the first metering recesses.
  • the filled Dosieraussparungen be further rotated to a removal position.
  • means are provided which generate a fluid flow, for example a liquid flow or a gas flow, which passes through the first metering recesses in order to convey the powder out of the first metering recesses into an exit volume by means of the fluid flow.
  • the dosage element is formed by a circular disk in which the edge is open towards the edge first Dosieraussparungen have the same radial distance from each other to the axis of rotation of the circular disk.
  • the fluid flow crosses the plane of rotation of the metering element in order to convey the powder particles out of the metering recess.
  • the metering element is surrounded by a ring element.
  • the dosing recesses formed by the dosing element can each extend between projections, wherein the projections form free ends which lie on a circular arc line which extends around the center of rotation of the dosing element.
  • the surfaces of the Dosieraussparungen may be part of a circle, an oval, an ellipse or a polygonal surface.
  • all metering recesses are designed the same.
  • the metering recesses may also have mutually different shapes, for example circular shapes with different diameters or generally areas with different surface area. They may be equidistant from each other in the circumferential direction.
  • the distances of the individual Dosieraussparungen can also vary in the circumferential direction.
  • a non-symmetrical arrangement of the metering recesses may be advantageous so that the metering recesses are optimally filled with powder during the rotational movement of the metering element.
  • the free ends of the projections preferably have a distance to the housing or to the ring element surrounding the dosing element, wherein the distance forms a gap in which particles of the powder can be located.
  • the ring element has in the radial inward direction open second metering recesses.
  • the first and second Dosieraussparonne may be formed equal to each other and each separated from projections.
  • the Dosieraussparonne are formed by in the plane of rotation extending wells, wherein the first Dosierausspareptept radially inwardly directed wells and the second Dosieraussparonne are radially outwardly directed Mulden.
  • the Dosieraussparines are to the two broad sides of the Dosieriatas or the ring element open.
  • the azimuthal spacings of the projections of the ring element and the azimuthal projections of the metering element correspond to each other, so that in a certain rotational position, the projections of the ring element radially opposite to the projections of the metering element. In this rotational position preferably complement the surfaces of the first and second Dosieraussparung to circular surfaces.
  • the adjacent circular surfaces are preferably spatially interconnected, since the free ends of the respective opposite projections are slightly spaced from each other.
  • the projections of the metering element pass the projections of the ring element and pass through the second metering recesses.
  • the diameter of the circular shape, which each form approximately semicircular Dosieraussparungen is preferably at least three times as large as the axial height of Dosieraussparungen, the axial height of Dosieraussparung is the thickness of the Dosierele- mentes defined in the dosing.
  • the axial height of the second metering recess substantially corresponds to the axial height of the first metering recess.
  • the metering element and the ring element are therefore preferably formed by thin-walled bodies.
  • the material thickness of the body is preferably 0.5 mm.
  • a preferred range of the material thickness is between 0.1 mm and 1 mm.
  • the volume of the complementary to a circular shape first and second Dosieraussparung is about
  • a preferred range of the cross-sectional area of a Dosieraussparung is in the range between 0.002 mm 2 and 0.05 mm 2 .
  • the surfaces may be semicircular surfaces.
  • the fluid flow used to remove the particles from the metering recess is preferred generated by a gas flow which flows through a gas inlet channel which extends parallel to the axis of rotation of the metering element.
  • an axial fluid flow is generated which flows through the metering recesses in the axial direction in order to convey the particles contained therein into an outlet channel which is aligned with the gas inlet channel and opens into the outlet volume. Through the outlet volume, another gas flow can flow.
  • Fig. 1 schematically in a plan view of a circular disc-shaped
  • Dosing element 3 whose arranged at the edge 3 'Dosieraussparungen 6 and a dosing element 3 surrounding ring element 5,
  • FIG. 3 a representation according to FIG. 2 in a second rotational position of the metering element 3, in which projections 8 of the metering element 3 radially opposite projections 9 of the ring element 5,
  • FIG. 4 shows schematically a section according to the line IV-IV in Figure 3, 5 perspective and partially broken the embodiment shown in Figure 4,
  • Fig. 6 enlarges a further perspective view of the embodiment.
  • a circular disk-shaped metering element 3 which can be rotationally driven about a rotation axis 4 by a rotary drive (not shown).
  • Dosieraussparept 6 are arranged in the manner of an external toothing, wherein adjacent Dosieraussparept 6 are separated from projections 8 from each other.
  • the projections 8 have a free end directed away from the axis of rotation 4.
  • the edges of the Dosieraussparept 6 extend on semicircular floor plans, so that the Dosierausspareptept 6 have approximately a semicircular shape.
  • the disc-shaped metering element 3 has a material thickness of about 1 mm.
  • the distances of the projections 8 are shown greatly enlarged in the drawings. Preferably, the distance between two adjacent
  • the diameter is less than 0.3 mm.
  • the volume of the circular cylinder used for dosing Forming 6 is preferably less than 1 mm 3 and preferably less than 0.01 mm 3 .
  • the metering element 3 is surrounded by a ring element 5.
  • the ring member 5 is fixedly connected to the housing 1 and lies in the same plane in which the metering element 3 is located.
  • the ring element 5 preferably has the same material thickness as the metering element 3.
  • the ring element 5 has on its radially inner edge in the manner of a toothing second Dosieraussparitch 7.
  • the metering element 3 thus forms first Dosieraussparitch 6, which opposite the second Dosieraussparitch 7. From Figure 3 it can be seen that the first Dosieraussparung 6 and the second Dosieraussparung 7 complement each other to a circular shape.
  • Two mutually spaced circular, each formed by a first Dosieraussparung 6 and a second Dosieraussparung 7 cavities are interconnected by a gap 10, wherein the gap 10 is formed by the distances between the two projections 8, 9, the first Dosieraussparungen 6 and separate the second metering recesses 7 from the respectively adjacent first metering recess 6 and the second metering recess 7.
  • a sheet metal of about 1 mm thickness can be made, which is brought into a circular shape.
  • this circular plate bores are produced along the edge, which are slightly spaced from each other.
  • a suitable cutting tool for example a laser beam or a water jet, the webs between the two circular openings are then separated so that first semicircular metering recesses 6 and second semicircular metering recesses 7 are formed which are separated from each other by protrusions 8, 9 , where the Gap 10 is generated when separating the webs.
  • a preferred method for producing the metering elements 3 and 5 uses laser cutting, in which edge-side recesses are introduced into a preferably 0.5 mm thick sheet with a fine laser beam so as to produce the metering recesses 6 and 7.
  • Dosieraussparungen can be made with almost any surface shape, so not only the semi-circular shapes shown in the drawings, but also polygonal shapes, elliptical shapes or oval shapes.
  • the holes are placed so close together that they overlap each other and a separation of webs is not required.
  • the figure 4 shows a roughly schematically a cross section along the line IV-IV in Figure 3.
  • the radially outer portion of the ring member 5 is fixed to a housing wall 2 of the housing 1.
  • the circular disk-shaped metering element 3 rotates on a flat bearing surface 17, which closes the first metering recesses 6 towards the bottom.
  • a filling volume 14 which is filled from above with a powder, the first Dosieraussparungen 6 are open at the top, so that the powder can enter the Dosieraussparungen 6.
  • a tube 16 which forms a gas inlet channel 19 through which a gas stream can pass.
  • the mouth of the tube is located axially above the first and second metering recesses 6, 7.
  • the opening of the tube 16 is in alignment with a second metering recess 7 or extends on a circular surface which corresponds to the circular surface of the two Dosieraussparungen 6, 7 corresponds, so that with the gas flow, the particles can be blown out of the Dosieraussparungen 6, 7.
  • a second metering recess 7 or extends on a circular surface which corresponds to the circular surface of the two Dosieraussparungen 6, 7 corresponds, so that with the gas flow, the particles can be blown out of the Dosieraussparungen 6, 7.
  • an outlet channel 12 which opens into an outlet volume 13.
  • the gas stream flowing through the gas inlet channel 19 dissolves the particles from the metering recesses 6, 7 and thereby forms an aerosol stream.
  • the free ends of the projections 8 migrate past the free ends of the projections 9.
  • the second metering recesses 7 then pass through this movement.
  • the particles lying in the metering recesses 6 are partly entrained, but some are also introduced into the second metering recesses 7, so that vortexes form there.
  • the particles located in the metering recesses 7 partly remain in the second metering recesses 7. In some cases, however, they are also conveyed out of the second metering recesses 7.
  • toothed edges of a metering element 3 and of a ring element 5 oppose each other, the toothings being spaced apart in the radial direction and the distance being less than the radius of the circle whose outline defines the contour lines of the first and second metering recesses.
  • the metering element 3 slides during its rotational movement about the axis of rotation 4 via a flat bearing surface 17.
  • a spring element 20 is provided, which Ches the metering element 3 applied in the direction of the flat bearing surface 17.
  • a device which is characterized in that the Dosieraussparonne 6 extend between projections 8, which are spaced with a gap 10 from the housing 1 or a housing-fixed ring elements 5.
  • a device which is characterized in that the metering element 3 is surrounded by a ring element 5, which has open in Radialeinrichcardi second Dosieraussparungen 7, wherein the ring member 5 is associated in particular stationary in the housing 1.
  • a device which is characterized in that the ends of the mutually directed projections 8, 9 in the radial direction at a distance 10 from each other.
  • a device characterized in that the axial height of the first and second Dosieraussparitch 6, 7 is the same.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantisierten Abgabe eines Pulvers mit einem erste Dosieraussparungen (6) aufweisenden, um eine Drehachse (4) in einem Gehäuse (1) drehantreibbaren Dosierelement (3) mit einem Befüllungsvolumen (14), in dem die Dosieraussparungen (6) mit dem Pulver befüllbar sind, wobei an einer Entleerungsstelle (11) Mittel (19) zur Erzeugung eines Fluidstroms vorgesehen sind, mit dem das Pulver aus den ersten Dosieraussparungen (6) in ein Austrittsvolumen (13) förderbar ist.Die ersten Dosieraussparungen (6) sind zu einem Rand (3') des Dosierelementes (3) hin offen. Das Dosierelement (3) ist von einem Ringelement (5) umgeben, das in Radialeinwärtsrichtung offene zweite Dosieraussparungen (7) aufweist, wobei das Ringelement (5) ortsfest dem Gehäuse (1) zugeordnet ist.

Description

Beschreibung
Pulverdosierer Gebiet der Technik
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur quantisierten Abgabe eines Pulvers mit einem erste Dosieraussparungen aufweisenden, um eine Drehachse in einem Gehäuse drehantreibbaren Dosierelement mit einem Befüllungsvolu- men, in dem die Dosieraussparungen mit dem Pulver befüllbar sind, wobei an einer Entleerungsstelle Mittel zur Erzeugung eines Fluidstroms vorgesehen sind, mit dem das Pulver aus den ersten Dosieraussparungen in ein Austrittsvolumen förderbar ist.
Stand der Technik
[0002] Eine Dosiereinrichtung zur quantisierten Abgabe eines Pulvers wird in der CN 201737998 U beschrieben. In einem Gehäuse der dort beschriebenen Vorrichtung befindet sich eine drehbare Scheibe, die auf einer Kreisbogenlinie um die Drehachse der Scheibe eine Vielzahl von Dosieröffnungen aufweist, die jeweils einen kreisförmigen Durchmesser aufweisen. Das Gehäuse weist ein Befüllungsvolumen auf, in welches ein Pulver eingespeist werden kann. Die Dosieraussparungen sind zum Befüllungsvolumen hin offen, so dass das Pulver in die Dosieraussparungen eintreten kann. Das scheibenförmige Dosierelement dreht sich auf eine Lagerfläche so dass das Pulver nicht aus den Dosieraussparungen heraustreten kann. Durch die Drehbewegung des Dosierelementes werden die gefüllten Dosieraussparungen zu einer Entnahmestelle gefördert, in der ein Fluidstrom, bspw. ein Gasstrom, das Pulver aus den Dosieraussparungen herausbläst in ein Austrittsvolumen. Dort kann das Pulver einem Gasstrom beigemischt werden, so dass ein Aerosol entsteht. [0003] Weitere Dosiervorrichtungen werden in den CN 20080083324.6,
CN 200720097519 und US 5,615,830 beschrieben, wobei hier die Dosierelemente von Walzen ausgebildet sind und zur Außenoberfläche der Walze hin offen sind.
Zusammenfassung der Erfindung [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Dosiereinrichtung hinsichtlich der reproduzierbaren Förderleistung und zur Verminderung der Streubreite des Partikelstroms weiterzubilden.
[0005] Gelöst wird die Aufgabe durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung, wobei die Unteransprüche nicht nur vorteilhafte Weiterbildungen des Hauptanspruchs, sondern auch eigenständige Lösungen der Aufgabe darstellen.
[0006] Zunächst und im Wesentlichen wird eine Vorrichtung vorgeschlagen, mit der durch die Drehzahl des Dosierelementes die Förderleistung variierbar ist, wobei die Förderleistung einem Partikelstrom entspricht, bei dem das pro Zeiteinheit geförderte Partikelvolumen möglichst konstant gehalten sein soll und eine geringe zeitliche Streubreite aufweisen soll. Das Dosierelement dreht sich um eine Drehachse, wobei die ersten Dosieraussparungen zunächst durch ein Befüllungsvolumen hindurchtreten, in dem die Partikel die ersten Dosieraussparungen befüllen. Die befüllten Dosieraussparungen werden zu einer Entnahmestellung weitergedreht. Dort sind Mittel vorgesehen, die einen Fluid- strom, bspw. einen Flüssigkeits-Strom oder einen Gas-Strom erzeugen, der durch die ersten Dosieraussparungen hindurchtritt, um mittels des Fluidstroms das Pulver aus den ersten Dosieraussparungen heraus in ein Austrittsvolumen zu fördern. In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung wird das Dosie- relement von einer Kreisscheibe ausgebildet bei der die zum Rand hin offenen ersten Dosieraussparungen untereinander denselben radialen Abstand zur Drehachse der Kreisscheibe aufweisen. Bei dieser erfindungsgemäßen Ausgestaltung kreuzt der Fluidstrom die Drehebene des Dosierelementes, um die Pulverpartikel aus der Dosieraussparung zu fördern. In einer Weiterbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Dosierelement von einem Ringelement umgeben ist. Die vom Dosierelement ausgebildeten Dosieraussparungen können sich jeweils zwischen Vorsprüngen erstrecken, wobei die Vorsprünge freie Enden ausbilden, die auf einer Kreisbogenlinie liegen, die sich um das Drehzentrum des Dosierelementes erstreckt. Die Flächen der Dosieraussparungen können Teilflächen eines Kreises, eines Ovals, einer Ellipse oder einer Mehrkantfläche sein. Darüber hinaus ist vorgesehen, dass sämtliche Dosieraussparungen gleich gestaltet sind. In einer Alternative dazu können die Dosieraussparungen aber auch untereinander verschiedene Formen aufweisen, beispielsweise Kreisformen mit unterschiedlichen Durchmessern oder allgemein Flä- chen mit unterschiedlichem Flächeninhalt besitzen. Sie können in Umfangsrich- tung gleich voneinander beabstandet sein. Die Abstände der einzelnen Dosieraussparungen können aber auch in Umfangsrichtung variieren. Eine nicht symmetrische Anordnung der Dosieraussparungen kann vorteilhaft sein, damit sich die Dosieraussparungen bei der Drehbewegung des Dosierelementes op- timal mit Pulver füllen. Die freien Enden der Vorsprünge haben bevorzugt einen Abstand zum Gehäuse oder zu dem das Dosierelement umgebenden Ringelement, wobei der Abstand einen Spalt ausbildet, in dem sich Partikel des Pulvers befinden können. In einer Weiterbildung der Erfindung besitzt das Ringelement in Radialeinwärtsrichtung offene zweite Dosieraussparungen. Die ersten und zweiten Dosieraussparungen können untereinander gleich ausgebildet sein und jeweils von Vorsprüngen voneinander getrennt sein. Die Dosieraussparungen werden von sich in der Drehebene erstreckenden Mulden ausgebildet, wobei die ersten Dosieraussparungen radial einwärts gerichtete Mulden und die zweiten Dosieraussparungen radial auswärts gerichtete Mul- den sind. Die Dosieraussparungen sind zu den beiden Breitseitenflächen des Dosierelementes bzw. des Ringelementes hin offen. Die azimutalen Abstände der Vorsprünge des Ringelementes und die azimutalen Vorsprünge des Dosierelementes entsprechen einander, so dass in einer bestimmten Drehstellung die Vorsprünge des Ringelements den Vorsprüngen des Dosierelementes radial gegenüberliegen. In dieser Drehstellung ergänzen sich bevorzugt die Flächen der ersten und zweiten Dosieraussparung zu Kreisflächen. Die benachbarten Kreisflächen sind bevorzugt räumlich miteinander verbunden, da die freien Enden der sich jeweils gegenüberliegenden Vorsprünge voneinander geringfügig beabstandet sind. Beim Drehen des Dosierelementes wandern die Vor- sprünge des Dosierelementes an den Vorsprüngen des Ringelementes vorbei und passieren die zweiten Dosieraussparungen. Dabei entsteht eine Verwirbe- lung der in den beiden Dosieraussparungen bevorrateten Partikelquantitäten. Diese Verwirbelung hat zur Folge, dass sich beim Transport der Partikel innerhalb der Dosieraussparungen keine Verklumpungen bilden und auch vermie- den wird, dass Partikel oder Partikelverklumpungen dauerhaft am Rand der Dosieraussparungen anhaften. Der Durchmesser der Kreisform, den die jeweils in etwa halbkreisförmigen Dosieraussparungen ausbilden, ist bevorzugt mindestens dreimal so groß wie die axiale Höhe der Dosieraussparungen, wobei die axiale Höhe der Dosieraussparung von der Materialstärke des Dosierele- mentes im Bereich der Dosieraussparungen definiert ist. Die axiale Höhe der zweiten Dosieraussparung entspricht im Wesentlichen der axialen Höhe der ersten Dosieraussparung. Das Dosierelement und das Ringelement werden deshalb bevorzugt von dünnwandigen Körpern ausgebildet. Die Materialstärke der Körper liegt bevorzugt bei 0,5 mm. Ein bevorzugter Bereich der Material- stärke liegt zwischen 0,1 mm und 1 mm. Das Volumen der sich zu einer Kreisform ergänzenden ersten und zweiten Dosieraussparung liegt bei etwa
0,01 mm3. Ein bevorzugter Bereich der Querschnittsfläche einer Dosieraussparung liegt im Bereich zwischen 0,002 mm2 und 0,05 mm2. Bei den Flächen kann es sich um Halbkreisflächen handeln. Der Fluidstrom, der zum Herausbeför- dern der Partikel aus der Dosieraussparung verwendet wird, wird bevorzugt durch einen Gasstrom erzeugt, der durch einen Gaseintrittskanal hindurchströmt, der sich parallel zur Drehachse des Dosierelementes erstreckt. Hierdurch wird ein axialer Fluidstrom erzeugt, der in axialer Richtung durch die Dosieraussparungen hindurchströmt, um die darin enthaltenen Partikel in ei- nen zum Gaseintrittskanal fluchtenden Austrittskanal zu fördern, der in das Austrittsvolumen mündet. Durch das Austrittsvolumen kann ein weiterer Gasstrom fließen. Es reicht aber zur Erzeugung eines Aerosols aus, wenn die Dosieraussparungen durch den axialen Fluidstrom entleert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
[0007] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand bei- gefügter Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 schematisch in einer Draufsicht auf ein kreis scheibenförmiges
Dosierelement 3 dessen am Rand 3' angeordneten Dosieraussparungen 6 und ein das Dosierelement 3 umgebendes Ringelement 5,
Fig. 2 vergrößert, den Ausschnitt II in Figur 1 in einer ersten Drehstellung des Dosierelementes 3,
Fig. 3 eine Darstellung gemäß Figur 2 in einer zweiten Drehstellung des Dosierelementes 3, in der Vorsprünge 8 des Dosierelementes 3 Vorsprüngen 9 des Ringelementes 5 radial gegenüberlie- gen,
Fig. 4 schematisch einen Schnitt gemäß der Linie IV-IV in Figur 3, Fig. 5 perspektivisch und teilweise aufgebrochen das in der Figur 4 dargestellte Ausführungsbeispiel,
Fig. 6 vergrößert eine weitere Perspektive Darstellung des Ausführungsbeispiels.
Beschreibung der Ausführungsformen [0008] Die in den Zeichnungen lediglich schematisch dargestellte Vorrichtung dient zur Erzeugung eines von einem Gasstrom transportierten Partikelstroms, wobei die Flussrate (Volumen/ Zeit) in engen Toleranzen und mit geringer Streubreite erzeugt werden kann.
[0009] In einem Gehäuse 1 der Vorrichtung befindet sich ein kreisscheiben- förmiges Dosierelement 3, das von einem nicht dargestellten Drehantrieb um eine Drehachse 4 drehangetrieben werden kann. Am Rand 3' des Dosierelementes 3 sind in der Art einer Außenverzahnung Dosieraussparungen 6 angeordnet, wobei benachbarte Dosieraussparungen 6 von Vorsprüngen 8 voneinander getrennt sind. Die Vorsprünge 8 besitzen ein freies Ende, das von der Drehach- se 4 weggerichtet ist. Die Ränder der Dosieraussparungen 6 erstrecken sich auf halbkreisförmigen Grundrisslinien, so dass die Dosieraussparungen 6 etwa eine Halbkreisform besitzen.
[0010] Das scheibenförmige Dosierelement 3 besitzt eine Materialstärke von etwa 1 mm. Die Abstände der Vorsprünge 8 sind in den Zeichnungen stark vergrößert dargestellt. Bevorzugt beträgt der Abstand zweier benachbarter
Vorsprünge 8 bzw. der Durchmesser der Kreisform, die die Kontur der Dosieraussparung 6 definiert, weniger als 1 mm. Bevorzugt liegt der Durchmesser bei weniger als 0,3 mm. Das Volumen des Kreiszylinders, der für die Dosierausspa- rung 6 formgebend ist, liegt bevorzugt bei weniger als 1 mm3 und bevorzugt bei weniger als 0,01 mm3.
[0011] Das Dosierelement 3 ist von einem Ringelement 5 umgeben. Das Ringelement 5 ist fest mit dem Gehäuse 1 verbunden und liegt in derselben Ebene, in der auch das Dosierelement 3 liegt. Das Ringelement 5 hat bevorzugt dieselbe Materialstärke wie das Dosierelement 3. Das Ringelement 5 besitzt auf seinem radial inneren Rand in der Art einer Verzahnung zweite Dosieraussparungen 7. Das Dosierelement 3 bildet somit erste Dosieraussparungen 6 aus, denen zweite Dosieraussparungen 7 gegenüberliegen. [0012] Aus der Figur 3 ist ersichtlich, dass sich die erste Dosieraussparung 6 und die zweite Dosieraussparung 7 zu einer Kreisform ergänzen. Zwei zueinander beabstandete kreisförmige, jeweils von einer ersten Dosieraussparung 6 und von einer zweiten Dosieraussparung 7 ausgebildete Höhlungen sind durch einen Spalt 10 miteinander verbunden, wobei der Spalt 10 von den Abständen der beiden Vorsprünge 8, 9 ausgebildet ist, die die ersten Dosieraussparungen 6 bzw. die zweiten Dosieraussparungen 7 von der jeweils benachbarten ersten Dosieraussparung 6 bzw. zweiten Dosieraussparung 7 trennen.
[0013] Zur Fertigung einer derartigen Anordnung gibt es verschiedene Alternativen. So kann zunächst zunächst ein Blech von etwa 1 mm Materialstärke gefertigt werden, welches in eine Kreisform gebracht wird. In dieses kreisförmige Blech werden am Rand entlang Bohrungen erzeugt, die geringfügig voneinander beabstandet sind. Mit einem geeigneten Trennwerkzeug, bspw. einem Laserstrahl oder einem Wasserstrahl, werden dann die Stege zwischen den beiden kreisförmigen Öffnungen getrennt, so dass sich erste halbkreisförmige Do- sieraussparungen 6 und zweite halbkreisförmige Dosieraussparungen 7 ausbilden, die jeweils von Vorsprüngen 8, 9 voneinander getrennt sind, wobei der Spalt 10 beim Trennen der Stege erzeugt wird. Ein bevorzugtes Verfahren zur Fertigung der Dosierelemente 3 und 5 verwendet jedoch das Laserschneiden, bei dem mit einem feinen Laserstrahl randseitige Aussparungen in ein bevorzugt 0,5 mm starkes Blech eingebracht werden, um so die Dosieraussparun- gen 6 und 7 zu fertigen. Mit diesem Verfahren können Dosieraussparungen mit nahezu einer beliebigen Flächenform hergestellt werden, also nicht nur die in den Zeichnungen dargestellten Halbkreisformen, sondern auch Mehrkantformen, elliptische Formen oder Ovalformen.
[0014] Alternativ dazu kann aber auch vorgesehen sein, dass die Bohrungen derart dicht aneinandergesetzt werden, dass sie sich gegenseitig überlappen und ein Trennen von Stegen nicht erforderlich ist.
[0015] Die Figur 4 zeigt grob schematisch einen Querschnitt gemäß der Linie IV-IV in der Figur 3. Der radial äußere Abschnitt des Ringelementes 5 ist mit einer Gehäusewand 2 des Gehäuses 1 befestigt. Das kreis scheibenförmige Do- sierelement 3 dreht sich auf einer ebenen Lagerfläche 17, die die ersten Dosieraussparungen 6 nach unten hin verschließt. In einem Befüllungsvolumen 14, welches von oben her mit einem Pulver befüllt wird, liegen die ersten Dosieraussparungen 6 nach oben offen, so dass das Pulver in die Dosieraussparungen 6 eintreten kann. [0016] Im Bereich der Entleerungsstelle 11 mündet ein Rohr 16, das einen Gaseintrittskanal 19 ausbildet, durch welchen ein Gasstrom hindurchtreten kann. Die Mündung des Rohres liegt axial oberhalb der ersten und zweiten Dosierungsaussparungen 6, 7.
[0017] Die Öffnung des Rohres 16 fluchtet mit einer zweiten Dosierausspa- rung 7 bzw. erstreckt sich auf einer Kreisfläche, die der Kreisfläche der beiden Dosieraussparungen 6, 7 entspricht, so dass mit dem Gasstrom die Partikel aus den Dosieraussparungen 6, 7 herausgeblasen werden können. Hierzu erstreckt sich fluchtend zum Gaseintrittskanal 19 als Durchbrechung der Lagerfläche 17 ein Austrittskanal 12, der in ein Austrittsvolumen 13 mündet. [0018] Der durch den Gaseintrittskanal 19 hindurchströmende Gasstrom löst die Partikel aus den Dosieraussparungen 6, 7 und bildet dadurch einen Aerosolstrom.
[0019] Bei der Drehung des Dosierelementes 3 wandern die freien Enden der Vorsprünge 8 an den freien Enden der Vorsprünge 9 vorbei. Wie es die Figur 3 zeigt und passieren dann die zweiten Dosieraussparungen 7. Bei dieser Bewegung werden die in den Dosieraussparungen 6 liegenden Partikel zum Teil mitgeschleppt, zum Teil aber auch in die zweiten Dosieraussparungen 7 eingebracht, so dass sich dort Wirbel bilden. Die in den Dosieraussparungen 7 sich befindenden Partikel verbleiben teilweise in den zweiten Dosieraussparun- gen 7. Teilweise werden sie aber auch aus den zweiten Dosieraussparungen 7 herausgefördert.
[0020] Überraschenderweise wird durch diese Weiterbildung einer gattungsgemäßen Vorrichtung erreicht, dass die zeitlichen Schwankungen der Volumenströme der Partikel vermindert wird. Erfindungsgemäß liegen sich ver- zahnte Ränder eines Dosierelementes 3 und eines Ringelementes 5 gegenüber, wobei die Verzahnungen in Radialrichtung voneinander beabstandet sind und der Abstand geringer ist, als der Radius des Kreises, dessen Grundriss die Konturlinien der ersten und zweiten Dosieraussparungen definiert.
[0021] Das Dosierelement 3 gleitet bei seiner Drehbewegung um die Drehach- se 4 über eine ebene Lagerfläche 17. Es ist ein Federelement 20 vorgesehen, wel- ches das Dosierelement 3 in Richtung auf die ebene Lagerfläche 17 beaufschlagt.
[0022] Die vorstehenden Ausführungen dienen der Erläuterung der von der Anmeldung insgesamt erfassten Erfindungen, die den Stand der Technik zu- mindest durch die folgenden Merkmalskombinationen jeweils auch eigenständig weiterbilden, wobei zwei, mehrere oder alle dieser Merkmalskombinationen auch kombiniert sein können, nämlich:
[0023] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten Dosieraussparungen 6 zu einem Rand 3' des Dosierelementes 3 hin offen sind. [0024] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dosierelement 3 eine Kreisscheibenform aufweist und sich in einer Drehebene dreht und die Mittel 19 einen die Drehebene kreuzenden Fluidstrom erzeugen.
[0025] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Dosieraussparungen 6 sich zwischen Vorsprüngen 8 erstrecken, die mit einem Spalt 10 vom Gehäuse 1 oder einem gehäusefesten Ringelemente 5 beabstandet sind.
[0026] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass das Dosierelement 3 von einem Ringelement 5 umgeben ist, das in Radialeinwärtsrichtung offene zweite Dosieraussparungen 7 aufweist, wobei das Ringelement 5 insbesondere ortsfest dem Gehäuse 1 zugeordnet ist. [0027] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die ersten und zweiten Dosieraussparungen 6, 7 untereinander gleich beabstandete Vorsprünge 8, 9 aufweisen, wobei die Vorsprünge 8 des benachbarte erste Dosierausspa- rungen 6 voneinander trennende Vorsprünge 8 auf benachbarte zweite Dosieraussparungen 7 trennende Vorsprünge 9 gerichtet sind.
[0028] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die Enden der aufeinander zu gerichteten Vorsprünge 8, 9 in Radialrichtung einen Abstand 10 voneinander haben.
[0029] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass sich die ersten und zweiten Dosieraussparungen 6, 7 bei sich gegenüberliegenden Vorsprüngen 8, 9 zu insbesondere einer Kreisform, einem Oval, einer Ellipse oder einer Mehrkantfläche ergänzen. [0030] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass der Durchmesser der Kreisform mindestens dreimal so groß ist wie die Materialstärke des Dosierelementes 3 im Bereich der Dosieraussparung 6, wobei insbesondere vorgesehen ist, dass die Materialstärke des Dosierelementes 3 etwa 0,1 mm bis 1 mm beträgt und die Fläche einer Dosieraussparung 6 im Bereich zwischen von 0,002 und 0,05 mm2 liegt.
[0031] Eine Vorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die axiale Höhe der ersten und zweiten Dosieraussparungen 6, 7 gleich ist.
[0032] Alle offenbarten Merkmale sind (für sich, aber auch in Kombination untereinander) erfindungswesentlich. In die Offenbarung der Anmeldung wird hiermit auch der Offenbarungsinhalt der zugehörigen/beigefügten Prioritätsunterlagen (Abschrift der Voranmeldung) vollinhaltlich mit einbezogen, auch zu dem Zweck, Merkmale dieser Unterlagen in Ansprüche vorliegender Anmeldung mit aufzunehmen. Die Unteransprüche charakterisieren, auch ohne die Merkmale eines in Bezug genommenen Anspruchs, mit ihren Merkmalen eigenständige erfinderische Weiterbildungen des Standes der Technik, insbesondere um auf Basis dieser Ansprüche Teilanmeldungen vorzunehmen. Die in jedem Anspruch angegebene Erfindung kann zusätzlich ein oder mehrere der in der vorstehenden Beschreibung, insbesondere mit Bezugsziffern versehene und/ oder in der Bezugsziffernliste angegebene Merkmale aufweisen. Die Erfindung betrifft auch Gestaltungsformen, bei denen einzelne der in der vorstehenden Beschreibung genannten Merkmale nicht verwirklicht sind, insbesondere soweit sie erkennbar für den jeweiligen Verwendungszweck entbehrlich sind oder durch andere technisch gleichwirkenden Mittel ersetzt werden kön- nen.
Liste der Bezugszeichen
1 Gehäuse
2 Gehäusewand
3 Dosierelement 3' Rand
4 Drehachse
5 Ringelement
6 Dosieraussparung
7 Dosieraussparung
8 Vorsprung
9 Vorsprung
10 Spalt
11 Entleerungsstelle
12 Austrittskanal
13 Austrittsvolumen
14 Befüllungsvolumen
16 Rohr
17 Lagerfläche
18 Gehäuseunterteil
19 Gaseintrittskanal
20 Federelement

Claims

Ansprüche
Vorrichtung zur quantisierten Abgabe eines Pulvers mit einem erste Dosieraussparungen (6) aufweisenden, um eine Drehachse (4) in einem Gehäuse (1) drehantreibbaren Dosierelement (3) mit einem Befüllungsvolu- men (14), in dem die Dosieraussparungen (6) mit dem Pulver befüllbar sind, wobei an einer Entleerungsstelle (11) Mittel (19) zur Erzeugung eines Fluidstroms vorgesehen sind, mit dem das Pulver aus den ersten Dosieraussparungen (6) in ein Austrittsvolumen (13) förderbar ist, wobei die ersten Dosieraussparungen (6) zu einem Rand (3') des Dosierelementes (3) hin offen sind und sich jeweils zwischen zwei Vorsprüngen (8) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge (8) mit einem Spalt (10) von den die Dosierelemente (3) umgebenden Abschnitt des Gehäuses (1) beabstandet sind und/ oder dass den ersten Dosieraussparungen (6) in Radialeinwärtsrichtung offene zweite Dosieraussparungen (7) gegenüberliegen.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Dosierelement (3) eine Kreisscheibenform aufweist und sich in einer Drehebene dreht und die Mittel (19) einen die Drehebene kreuzenden Fluidstrom erzeugen.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Spalt (10) zwischen Dosierelement (3) und nem gehäusefesten Ringelement (5) erstreckt.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Dosieraussparungen (7) von einem Ringelement (5) ausgebildet sind, das insbesondere ortsfest dem Gehäuse (1) zugeordnet ist. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass erste Vorsprünge (8) erste Dosieraussparungen (6) und zweite Vorsprünge (9) zweite Dosieraussparungen (7) voneinander trennen, wobei die ersten Vorsprünge (8) in Radialrichtung auf die zweiten Vorsprünge (9) gerichtet sind.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden der aufeinander zu gerichteten ersten und zweiten Vorsprünge (8, 9) in Radialrichtung einen Abstand (10) voneinander haben.
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die ersten und zweiten Dosieraussparungen (6, bei sich gegenüberliegenden Vorsprüngen (8, 9) zu einer einheitlichen Form ergänzen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einheitliche Form eine Kreisform, ein Oval, eine Ellipse oder eine Mehrkantfläche ist.
Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der einheitlichen Form mindestens dreimal so groß ist wie die Materialstärke des Dosierelementes (3) im Bereich der Dosieraussparung (6).
Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Materialstärke des Dosierelementes (3) etwa 0,1 mm bis 1 mm beträgt und/ oder die Fläche einer Dosieraussparung im Bereich zwischen von 0,002 und 0,05 mm2 liegt. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Höhe der ersten und zweiten Dosieraussparungen (6, 7) gleich ist.
Vorrichtung, gekennzeichnet durch eines oder mehrere der kennzeichnenden Merkmale eines der vorhergehenden Ansprüche.
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