SE512386C2 - Förfarande och anordning för klassificering av elektrostatiskt laddat pulverformigt material - Google Patents

Description

512 386 2 Klassificeringen sker företrädesvis genom att det elektrostatiskt laddade pulvret separeras från en anordning som finfördelar en lämplig substans, varvid pulvret ges en lämplig hastighet. Pulvret transporteras på detta sätt in i ett elektriskt fält, som företrädesvis är vinkelrätt mot pulvrets rörelseriktning. Genom anpassning av det elektriska fältets styrka kommer finfördelat pulver, dvs dammliknande enskilda partiklar, att av det elektriska fältet dras till en anordning från vilken doseringen av de enskilda partiklarna sedan sker. De större partiklarna (agglomeraten) kommer att fortsätta rakt fram i en ursprunglig rörelseriktning då deras kinetiska energi är väsentligt större än den för de små partiklarna. På detta sätt erhålls en nästan fullständig separering av enskilda partiklar från tyngre agglomererade partiklar och förutsättningar för en mycket bra dosering av substansen föreligger därmed.

Anordningen för att accelerera pulvret till en lämplig hastighet utformas i enlighet med olika utföringsformer av den föreliggande uppfinningen som en roterande borste som sprätter iväg pulvret, ett vibrerande membran, ett piezoelektriskt element eller en fläkt. Viktigt är att erhålla en jämn och reglerbar acceleration av pulvret då hastigheten skall vara anpassad till det elektriska fältet och avståndet till mottag- ningsanordningen.

Samtidigt, som pulvret accelereras, laddas företrädesvis pulvret även elektrostatiskt genom val av lämplig teknik och material. För att erhålla rätt potential och rätt tecken på potentialen mäste lämpligt material väljas och detta sker genom att hänsyn tas till hur olika material befinner sig i den triboelektriska serien. Avståndet mellan två material där triboladdning sker ger möjlighet att styra hur hög potential som avses erhållas.

Processen sker i en klassificeringsanordning där frigöring från en deagglomererings- zon sker i riktning mot en mottagaranordning och där ett elektriskt fält är anordnat vinkelrätt mot frigöringsriktningen. Den kinetiska energin, som är väsentligt större för de tyngre agglomeraten, kommer då att föra de stora partiklarna till mottagnings- anordningen medan de små, enskilda dammliknande partiklarna fås att dras till en doseringsvals med hjälp av det elektriska fältet. På detta sätt kommer i praktiken endast enskilda partiklar att användas för dosering. Ett tunt lager av elektrostatiskt laddade partiklar lägger sig därmed på den roterbara doseringsvalsen.

Själva doseringen sker exempelvis sedan genom att en dragelektrod med lämplig spänning drar till sig de små pulverkornen från doseringsvalsen. En luftström, inandningsluften, kommer att föra med sig pulverkornen innan de när dragelek- troden. Mängden doserat pulver kan styras genom att sätta på och slå av spän- ningen. Alternativt kan doseringen regleras genom att ett elektroniskt filter sätts in mellan doseringsvalsen och dragelektroden. Ett ytterligare alternativ att reglera doseringen är att variera det elektriska fältet i klassificeringsanordningen.

Uppfinningen definieras genom de oberoende patentkraven 1 och 3 samt olika utföringsformer definieras av de beroende patentkraven 2 och 4-11.

Figurbeskrivning Uppfinningen kommer att beskrivas i form av en föredragen, belysande utföringsform och med hjälp av de bifogade ritningarna där lika hänvisningsbeteckningar anger lika eller motsvarande element och där: 512 386 s Fig. 1 visar en principskiss för pulvrets väg genom en administreringsanordning innefattande klassificeringsanordningen i enlighet med den föreliggande uppfinningen, Fig. 2 visar en principskiss av klassificeringsanordningen i en belysande utförings- form som kan användas i förfarandet enligt Fig.1, samt Fig. 3 visar mera detaljerat en utföringsforrn för att behandla pulver i enlighet med Fig. 1 med samtidig klassificering.

Beskrivning av en belysande utföringsfonn De substanser som avses att behandlas är i första hand medicinska pulver, men även andra sorts pulver, där en exakt dosering av små kvantiteter krävs, kan vara aktuella. I fortsättningen i samband med beskrivningen av en belysande utförings- form kommer pulver att användas som ett gemensamt namn för samtliga typer av substanser eller beredningar av substanser, som skall förberedas för användning exempelvis i en inhalator.

Fig. 1 visar förfarandet enligt det föreliggande uppfinningen genom att på ett schematiskt sätt demonstrera i ett flödesschema pulvrets väg genom klassificerings- anordningen. Pulvermatningen innefattar en förbehandling och ett magasin dit även överflödigt pulver kan återföras. Utformningen av denna enhet ligger utanför omfatt- ningen av den föreliggande applikation och beskrivs därför ej närmare i detta sammanhang.

I enlighet med flödesschemat visat i Fig. 1 förs pulver först i ett steg 20 till ett maga- sin varifrån det sedan i ett steg 22 förs till ett finfördelningsorgan. I ett steg 24 frigörs finfördelat pulver och resterande agglomerat från finfördelningsorganet till ett klassificeringssteg 26. Klassificeringssteget 26 separerar de små finfördelade partiklarna från kvarvarande agglomerat som förs tillbaka till ett mottagningsorgan i ett återföringssteg 28. Genom klassificeringssteget 26 bildas ett partikeldamm i steget 30. Partikeldammet i steget 30 förs genom det pålagda elektriska fältet till en doseringsanordning. Från doseringsanordningen förs via ett regleringssteg 34 pulver vidare för blandning med luft i ett steg 36 och för administrering slutligen i ett steg 38. Från doseringsanordningen förs överflödiga partiklar tillbaka till mottagningsorganet i ett steg 32. I återföringssteget 28 förs därmed även överflödiga finfördelade små partiklar tillsammans med kvarvarande agglomerat tillbaka till finfördelningsorganet eller magasinet.

I Fig. 2 visas i en principskiss en anordning för klassificering av pulver i enlighet med förfarandet enligt den föreliggande uppfinningen. En frigöringsanordning 5 frigör pulver från en anordning 1 som matar pulver. Frigöringsanordningen består i en belysande utföringsform av en skiva av metall eller plast som trycker mot en roterande borste, fylld med pulver, så att dess strån böjs lätt. När borstens strån passerat förbi frigöringsorganet 2 rätas borststråna ut varvid pulverpartiklar kommer att sprättas iväg eller kastas iväg i borstens tangentriktning och i riktning mot en mottagningsanordning 7. Mellan pulvermatningsborsten och mottagningsanord- ningen finns ett elektriskt fält 8 placerat vinkelrätt mot den erhållna partikelrikt- ningen. Det elektriska fältet är företrädesvis statiskt, men kan även i en ytterligare utföringsform vara pulserande eller anpassas för att styra doseringen. I fältets riktning finns vidare en doseringsanordning 9 som kommer att uppfånga de partiklar 512 386 4 som infångas och förs av det elektriska fältet i riktningen mot doseringsanordningen 9. Tyngre, icke finfördelade agglomerat kommer att kunna passera det elektriska fältet och nå mottagningsanordningen, medan lätta enskilda partiklar, i form av fint damm kommer att av det elektriska fältet avsepareras och föras till doseringsanord- ningen. För att optimera klassificeringsprocessen kan det vara lämpligt att ge såväl mottagningsanordningen som doseringsrullen en attraherande potential, och balan- sera potentialerna så att önskat resultat erhålls. Beroende på konstruktion och önskad dosering varierar de potentialer, som erfordras för att erhålla rätt fältstyrka, relativt mycket men normalt är dessa potentialer mellan 50 och 700 V. I en ytter- ligare utföringsform av anordningen i enlighet med uppfinningen appliceras ett mätorgan på doseringsanordningen (9) för att reglera och mäta laddningskvalitet samt laddningsmängd. Ett sådant mätorgan kan av fackmannen utformas elekt- roniskt enligt teknikens ståndpunkt.

I Fig. 3 visas en mer detaljerad anordning för transport av pulver i samband med klassificering. Pulver matas via två roterande borstar 1 och 2 (deagglomererings- anordning) till en frigöringsanordning 5, från vilken pulvret fås att sprätta ut eller skjutas iväg ut i ett elektriskt fält (ej visat) riktat mellan den ena roterande borsten och en roterande doseringsanordning i form av en trumma 9. Partiklarna ges en rörelseriktning mot en mottagningsanordning 7 i form av en ytterligare roterande borste. Denna borste gör i denna utföringsform lätt kontakt med doseringstrumman 9 för att vid sin rotation ta upp överblivna partiklar på trumman efter doseringen. Av mottagningsanordningen 7 uppfångade agglomerat och från doseringen överblivna små partiklar återförs till matningsanordningen 1 eller ett magasin med hjälp av ytterligare organ i form av exempelvis en ytterligare roterande borste (ej visad) i ingrepp med mottagningsanordningen 7. Frigöringsanordningen innefattar alltså i den grundläggande utföringsformen en roterande borste på vilken borstens strån vid rotationen böjs lätt bakåt med hjälp av en anliggande kant så att pulvret flyger iväg när borststråna rätar ut sig efter att de passerat kanten. Skivkanten och borsten är tillverkade av lämpligt material, som därvid anpassats till pulvrets egenskaper och huruvida en elektrostatisk uppladdning av pulvret själv önskas. Hänsyn tas härvid även till vilken potential som önskas på pulvret. Materialen, som väljs, skall ha lämplig konduktivitet även denna anpassad till pulvrets och andra ingående mate- rials egenskaper. Ett konduktivt material väljs om det är önskvärt att undvika att pulvret uppladdas elektrostatiskt. Andra sätt att utforma frigöringsanordningen är att blåsa ut pulvret i det elektriska fältet med hjälp av en fläkt eller att använda en piezo- vibrator eller ett vibrerande membran. Genom materialvalet och konstruktionen är det möjligt att styra var och hur den elektrostatiska uppladdningen av pulvret skall ske liksom även laddningens potential och tecken.

Det pålagda elektriska fältet 8 är alltså riktat vinkelrätt i förhållande till frigörings- riktningen. Spänningsfältets styrka varieras beroende på pulvrets egenskaper och kan därvid vara såväl statiskt som pulserande. De frigjorda pulverkornen får en kinetisk energi i sin rörelseriktning, större för de stora partiklarna och liten för de små finfördelade partiklama. Om partiklarna är elektrostatiskt laddade kommer de lättare att påverkas av det elektriska fältet, som har en sådan riktning att partiklarna dras mot doseringsanordningen. Detta innebär att den elektriska potentialen för pulver och doseringsanordning har olika tecken. Det som händer under dessa förhållanden är att de stora partiklarna (agglomeraten) , som har hög kinetisk energi kommer att i stort sett gå rakt fram och tas emot av mottningsanordningen 7 för i 512 386 5 första hand återförande till finfördelningsanordningen, dvs deagglomereringszonen, medan de små finfördelade dammlika partiklarna lätt dras till doseringsanordningen 9 på grund av sin lägre kinetiska energi och en högre specifik laddning. På detta sätt erhålls en effektiv separering av enskilda partiklar och agglomerat. Lämpligt valda avstånd och potentialer spelar givetvis stor roll i klassificeringsförfarandet i enlighet med den föreliggande uppfinningen. En ännu bättre klassificering kan i vissa fall erhållas genom att ge mottagningsanordningen 7 en balanserad potential i förhållande till doseringsanordningen 9.

Agglomeraten, som härvid omhändertas av mottagningsanordningen 7, kan följakt- ligen enkelt, som redan nämnts, med hjälp av denna föras tillbaka till pulvermat- ningsanordningen 1 eller pulvermagasinet.

Materialet i apparaturen väljs så att minsta möjliga mängd avsättningar erhålls. Detta sker genom att väggarna ges en potential som repellerar partiklarna vilket innebär att väggarnas potential har samma tecken som partiklarnås laddning.

Förfarandet och anordningen har visats med hjälp av en belysande utföringsform som dock inte skall ses som begränsande av uppfinningens omfattning, vilken istället framgår av de bifogade patentkraven.

Claims (11)

512 386 6 Patentkrav

1. Förfarande innefattande klassificering av elektrostatiskt laddade enskilda pulverpartiklar och kvarvarande agglomererade partiklar, vilka utgör utgångsmaterial avsett för administrering genom inhalation eller motsvarande, kännetecknat av stegen: upprättande av ett första elektriskt fält (8) mellan en frigöringsanordning (5) och en doseringsanordning (9), frigörande av pulver från finfördelningsanordningen med hjälp av frigöringsanord- ningen (5), varvid pulvret skjuts ut eller sprätts i riktning mot mottagningsanord- ningen (7) genom att pulverpartiklarna ges en rörelseriktning vid frigöringen som är väsentligen vinkelrätt mot det upprättade första elektriska fältet (8), separerande av finfördelade enskilda pulverpartiklar och agglomererade pulverpartiklar med hjälp av det upprättade första elektriska fältet (8), varvid den kinetiska energin för agglomeraten är tillräckligt stor för att övervinna det upprättade första elektriska fältet (8) varför agglomeraten når till mottagningsanordningen, medan de finfördelade enskilda pulverpartiklarna infångas av det upprättade första elektriska fältet (8) och förs till doseringsanordningen (9), återförande av agglomeraten från mottagningsanordningen (7) för förnyad finfördelning och klassificering.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av det ytterligare steget med upprättande av ett andra elektriskt fält mellan en frigöringsanordning (5) och en mottagningsanordning (7), varvid erhålls optimering av klassificeringen genom att det andra elektriska fältet finjusterar avskiljandet av de enskilda partiklarna från agglomererat pulver.

3. Anordning för klassificering av elektrostatiskt laddade finfördelade pulver- partiklar och kvarvarande agglomererade partiklar, vilka utgör utgângsmaterial avsett för administrering genom inhalation eller motsvarande, vilken anordning i ett hölje innefattar en matnings- och finfördelningsanordning för pulverpartiklarna, kännetecknad av att vidare innefatta en frigöringsanordning (5) för frigörande av pulverpartiklarna från matnings- och finfördelningsanordningen, ett första elektriskt fält (8) upprättat mellan frigöringsanordningen (5) och en doseringsanordning (9), en mottagningsanordning (7) för mottagning av icke finfördelat pulvermaterial vid klassificeringen med hjälp av det elektriska fältet (8) upprättat vinkelrätt mot pulverpartiklarnas frigöringsriktning, varvid mottagningsanordningen (7) àterför pulvermaterial till matnings- och finfördelningsanordningen.

4. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att frigöringsanordningen (5) innefattar acceleration av pulverpartiklarna med hjälp av ett frigöringsorgan i form av en skiva, en borste, en fläkt, ett piezoelektriskt element eller ett vibrerande membran. 512 386 7

5. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att pulvermaterialet genom ett fältalstrande organ uppladdas genom tribo-, induktions- och/eller koronaladdning före, under eller efter accelerationen mot mottagningsanordningen.

6. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att triboladdningen sker med hjälpflav en roterande borste genom att med ett avpassat organ av plast eller annat material böja borststrån för att sprätta ut pulvermaterialet varvid laddningens tecken och fotential kontrolleras genom materialvalet.

7. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att mottagningsanordningen är i form av en roterande borste eller en matta avsedd att återföra stora partiklar till pulverrnatningen.

8. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att doseringsanordningen är utformad som en rulle, alternativt med ett mottagningsmedium i form av en folie eller mot- svarande teknisk pulverhàllare, som substansen passerar förbi eller alternativt fäster mot. '

9. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att vidare innefatta ett andra elektriskt fält upprättat mellan frigöringsanordningen (5) och mottagningsanord- ningen (7), varvid separationsgraden är pàverkbar genom val av pàlagd fältstyrka, avstånd mellan frigöringsanordningen (5) och mottagningsanordningen (7), liksom av pulvermaterialets utgångshastighet och laddning.

10. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att ett mätorgan är applicerat på doseringsanordningen (9) för att reglera och mäta laddningskvalitet samt laddnings- mängd.

11. Anordning enligt krav 3, kännetecknad av att pulvermatnings- och finfördel- ningsanordningen är utformad med ett flertal roterande borstar i ingrepp med varandra och företrädesvis tillverkade av ett material som främjar elektrostatisk uppladdning av pulvret vid friktionen mellan borststrån i ett borstpar.