CN113195363A - 粉末分配器和分配粉末的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种粉末分配器，该粉末分配器包括圆形横截面的管；螺旋输送机，该螺旋输送机轴向延伸通过该管；和盘形分布器，该盘形分布器横向于管的轴线延伸并且部分地封闭管，其中该盘形分布器包括中心环和从其径向延伸的臂，其特征在于，中心环的半径介于管的内半径的55％‑90％之间；至少一个该臂从管的内壁延伸不超过1mm；并且其中在距离该管壁1mm处的每个臂之间由与该管同心的圆弧限定的距离介于该管的该内半径的30％‑65％之间。

Description

粉末分配器和分配粉末的方法
技术领域
本发明涉及粉末分配器和粉末灌装机，具体地涉及用于计量来自此类分配器或机器的粉末流量的方法和装置，并且涉及使用此类装置用自由流动的粉末灌装柔性容器的方法。本发明还涉及包括用于计量来自粉末分配器和粉末灌装机的粉末的开口或穿孔的自旋盘。
背景技术
粉末分配机、粉末分配器和粉末灌装机是熟知的。粉末分配器和粉末分配机是类似的，而粉末灌装机通常包括另外的部件以形成或处理待灌装的容器。所有三个装置用于分配测量量的粉末；通常用于灌装容器或包装。容器或包装可具有几乎任何设计，包括刚性容器、瓶子、纸盒或柔性膜包装(诸如条形包)。
条形包是许多粉末的常见封装形式。它们在本领域中也是熟知的，一般是由任何合适的片材诸如纸、塑料、金属、层压体等形成的“条形”或管形容器。在粉末应用中，条形包通常由片材形成，在灌装时以简化处理和加工。被设计用于形成和灌装条形包的现有技术的粉末灌装机的示例为由东洋机械制造有限公司(Toyo Machine Manufacturing Co.)制造的TM70-ZC型机器。TM70-ZC型机器一般包括粉末料斗和相关联的螺旋输送机，以将粉末从料斗沿着管向下移动。管的底部是封闭管的穿孔盘(也称为“自旋盘”或“旋转盘”或“盘形分布器”)。该盘附接至螺旋输送机的端部并且旨在允许粉末在旋转时通过其穿孔以及在不由螺旋输送机旋转时完全阻止粉末流动。现有技术的自旋盘与许多粉末一起充分作用，并且多年来一直保持基本上不变。
粉末可由其在从容器倾倒时流动的能力限定。此类属性的分析量度由Hausner比率定义。Hausner比率被计算为粉末的堆密度与包装密度的比率。Hausner比率如下计算：
1-将已知质量的测试粉末通过漏斗倾倒入量筒中，并且读出粉末占据的体积。
2-根据测试粉末的质量除以体积的计算，记录堆密度。
3-然后轻敲筒150次以包装测试粉末，并且读出由测试粉末占据的新体积。
4-根据测试粉末的质量除以新体积的计算，记录包装密度。
5-然后将Hausner比率计算为轻敲密度除以堆密度的比率。
表1示出了粉末流动特性基于Hausner比率的分类。
流动特性 Hausner比率
优异/非常自由流动 1.00-1.11
良好/自由流动 1.12-1.18
一般 1.19-1.25
可通过 1.26-1.34
差/内聚 1.35-1.45
非常差/非常内聚 1.46-1.59
非常非常差/几乎不流动 ＞1.60
表1：Hausner比率和粉末的流动特性
特别期望的是对粉末在条形包灌装机中流动的精细控制，因为当条形包在分配管的下游被密封时存在的任何粉末流动导致弱化或失败的密封，因为过量的粉末抑制柔性材料层彼此粘附。
已知现有技术的自旋盘无法阻止一些自由流动和非常自由流动的粉末(即Hausner比率为＜1.18或至多1.25的粉末)流动。
有利的是提供改善自由流动粉末的流动中断的粉末灌装机和/或自旋盘，以便允许在足以在供应链期间阻止包装重新打开的条形包中形成封装密封。
有利的是提供将结合更多自由流动的粉末工作的粉末灌装机和/或自旋盘；此外，有利的是提供阻止非常自由流动和/或自由流动的粉末(即Hausner比率为1.00-1.11和/或1.12-1.18和/或1.19-1.25的粉末)流动的粉末灌装机和/或自旋盘。
有利的是提供在静止时阻止非常自由流动和/或自由流动的粉末(即Hausner比率为1.00-1.11和/或1.12-1.18和/或1.19-1.25的粉末)流动的粉末灌装机和/或自旋盘，而在自旋时允许粉末自由流动，尤其是在诸如24小时生产运行中所需的显著持续时间内。
现有技术的具有另选的粉末计量方法的粉末分配器的实施方案为：通过节流阀进行粉末计量，通过闸门进行粉末计量，通过自旋板进行粉末计量。当与条形包封装格式结合使用时，它们各自存在独特的缺点。
由节流阀计量的粉末分配器一般包括粉末料斗和相关联的螺旋输送机，以将粉末从料斗沿着管向下移动。超出螺旋输送机的端部但在管内的是围绕横向于管长度的轴线枢转的节流阀。随着节流阀打开并且螺旋输送机转动，可从管计量粉末。随着节流阀关闭并且螺旋输送机停止，阻止粉末流动。由此呈现的问题是单独驱动和编程节流阀和螺旋输送机的复杂性或管内非常复杂的传动装置；即使在节流阀处于打开位置的情况下，对粉末流动的静态屏障以及管的附加机构和/或宽度也会抑制封装膜材料沿管的外部容易流动，从而防止或抑制下游形成条形包封装。
由闸门计量的粉末分配器以与包括节流阀的粉末分配器很类似的方式工作，不同仅在于节流阀被闸门(或多个闸门)替代，该闸门横向于管长度的方向滑动并且可处于闭合或打开位置。由此呈现的问题类似于节流阀的那些，即增加了单独地驱动和编程闸门和螺旋输送机的复杂性，并且增加了超出管宽度的宽度和机构，从而抑制或防止柔性封装材料沿着管的外部向下流动，以便在分配管的下游形成条形包封装。
由自旋板计量的粉末分配器类似于包括自旋盘的粉末分配器。其不同在于，自旋板不包括穿孔并且定位在悬挂于粉末分配管底部的钟形外壳中。自旋板由螺旋输送机驱动，并且通过在自旋时允许粉末流动而在静止时阻止流动来操作。粉末在静止时积聚在自旋板上以在粉末分配管上形成粉末列。当自旋时，粉末通过板的旋转向外移动并且进入钟形外壳中，其中被向下引导并且分配。由此呈现的问题是粉末分配管结合钟形外壳的附加长度以及粉末分配管的总直径在钟形外壳处的大幅增加，使得沿着管的外部向下引导以在下游形成条形包的柔性封装材料的直径将过大。
因此，还有利的是提供与条形包封装结合使用的粉末灌装机，该粉末灌装机可靠地允许和阻止自由流动和非常自由流动的粉末流动，而不抑制条形包形式的下游封装和/或加宽条形包的直径。
此外，有利的是提供具有物理尺寸的自旋盘以阻止自由流动和非常自由流动的粉末流动，该自旋盘可被改装成现有的条形包粉末灌装机。
因此，本发明的实施方案的目的是减轻或减少现有技术所呈现的缺点。
发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种粉末分配器，该粉末分配器包括圆形横截面的管；螺旋输送机，该螺旋输送机轴向延伸通过该管；和盘形分布器，该盘形分布器横向于管的轴线延伸并且部分地封闭管，其中该盘形分布器包括中心环和从其径向延伸的臂，其特征在于，中心环的半径介于管的内半径的55％-90％之间；至少一个该臂从管的内壁延伸不超过1mm；并且其中在距离管壁1mm处的每个臂之间由与管同心的圆弧限定的距离介于管的内半径的30％-65％之间。
在一些实施方案中，粉末分配器为饮料粉末分配器。
在一些实施方案中，盘形分布器距离管壁1mm处的每个臂之间的圆弧距离介于管的内半径的35％和65％之间；30％和60％之间；或40％和60％之间。发明人已发现，在30％-65％的范围内，盘形分布器在一段时间工作良好而没有堵塞或粉末积聚，并且在35％-65％的范围内，盘形分布器无限期工作而没有显著的粉末积聚。
在一些实施方案中，盘形分布器距离管壁1mm处的每个臂之间与管同心的圆弧距离介于2mm和7.5mm之间或介于3mm和7mm之间。
在臂之间具有此类距离的盘形分布器具有以下特定优点：在旋转时良好的粉末流动与在不旋转时良好的粉末流动中断的优异平衡；以及易于制造。
在一些实施方案中，盘形分布器的中心环的半径介于管的内半径的55％和85％之间；或60％和85％之间。在一些实施方案中，管的内半径介于10mm和14mm之间，并且盘形分布器的中心环的半径介于7mm和9mm之间；优选地，管的内半径介于11mm和13mm之间，并且盘形分布器的中心环的半径介于7.5mm和8.5mm之间。
在其它实施方案中，管的内半径介于7mm和9mm之间，并且盘形分布器的中心环的半径介于5mm和7mm之间；优选地，管的内半径介于7.5mm和8.5mm之间，并且盘形分布器的中心环的半径介于5.5mm和7mm之间。
具有此类尺寸的中心环和管的盘形分布器具有以下特定优点：在旋转时良好的粉末流动与在静止时良好的粉末流动中断之间的优异平衡，这通过当不旋转时促进粉末积聚在盘形分布器上来实现；以及材料的经济用途。
在一些实施方案中，盘形分布器包括介于4个和12个之间的臂，并且优选地介于6个和10个之间的臂。
在管的内半径介于10mm-14mm或11mm-13mm之间的实施方案中，盘形分布器的每个臂的沿管的横截面平面的宽度优选地介于1.5mm-2.5mm之间。在管的内半径介于7mm-9mm或7.5mm-8.5mm之间的实施方案中，盘形分布器的每个臂沿管的横截面平面的宽度优选地介于1mm-2mm之间。
具有这个数量的臂的盘形分布器具有以下特定优点：在旋转时均匀的粉末流动；在不旋转时良好的臂之间的上游粉末桥接；以及易于制造。具体地，具有所述宽度尺寸的臂在使用中具有改善的表面积和刚度的附加特定优点。
在一些实施方案中，盘形分布器的中心环从盘形分布器的平面延伸至多4mm，优选地盘形分布器的中心环从盘形分布器的平面延伸至多3mm、2mm或1mm。在一些实施方案中，中心环在一侧或两侧上从盘形分布器的平面延伸这些量。在此类实施方案中，中心环在管的纵向方向上具有比臂更大的深度。
此类实施方案具有如下特定优点：易于制造和识别以及直接添加中心环以使本发明以外的现有盘形分布器适应本发明之一。中心环从盘形分布器的两侧延伸的实施方案具有以下特定优点：盘形分布器为可逆的，并且消除以意外取向插入的风险。
在一些实施方案中，盘形分布器的中心环还包括至少一个孔，每个孔在沿管的半径的方向上的最大宽度不超过管的半径的30％；26％；24％或优选地不超过22％。
在一些实施方案中，盘形分布器的中心环还包括至少一个孔，每个孔在沿管半径的方向上的最大宽度不超过2.5mm。
优选地，孔为狭槽或径向狭槽的形式；更优选地，狭槽与环的周边同心；最优选地，狭槽也等距间隔开。
具有此类孔的中心环具有以下特定优点，当盘形分布器和/或螺旋输送机旋转时，粉末在粉末分配器的管中随时间积聚较少并且管内的压力减小。
在一些实施方案中，中心环中所有孔的面积不超过管的横截面积的15％，优选地不超过12％，最优选地不超过10％。
具有此类有限总尺寸的孔的中心环具有以下特定优点：防止粉末在粉末分配器的管中随时间过度积聚，同时在不旋转时保持盘形分布器的粉末阻止属性。
在一些实施方案中，盘形分布器在管的端部的50mm、40mm、30mm、20mm内或优选地在10mm内。
盘形分布器的此类位置具有以下特定优点：防止在盘形分布器之后堵塞管，并且在下游操作中具有更大的灵活性。
在一些实施方案中，管的外直径介于25mm和60mm之间；优选地介于30mm和50mm之间。
此类外直径具有以下附加优点：与具有消费者可接受的尺寸、良好的封装效率和良好的封装灌装时间的条形包一起容易且可靠地使用。
在一些实施方案中，螺旋输送机和盘形分布器可操作地连接，优选地，盘形分布器和螺旋输送机可操作地连接和分离。在优选的实施方案中，盘形分布器连接在螺旋输送机的端部，但在其他实施方案中，可在管内沿螺旋输送机部分连接。
在一些实施方案中，盘形分布器由螺旋输送机的旋转驱动。
此类实施方案具有以下特定优点：操作和制造简单；以及仅需要单个马区动电机。
在一些实施方案中，粉末分配器还包括Hausner比率介于1.00-1.25之间的粉末。
具有此类粉末的粉末分配器具有以下特定优点：优异的粉末流动属性；减少粉末在粉末分配器的管中堵塞和/或积聚。
在一些实施方案中，粉末为饮料粉末。
根据本发明的第二方面，提供了一种分配粉末的方法，该方法包括：
a-提供本发明的第一方面的粉末分配器；
b-添加粉末；
c-旋转螺旋输送机和/或盘形分布器以输送粉末通过并且离开管；
d-将粉末收集在容器中。
在一些实施方案中，粉末为可消费粉末，优选地为饮料粉末，尤其是包括牛奶、咖啡、茶、奶精、糖和/或人造甜味剂的粉末。
在一些实施方案中，该粉末的Hausner比率介于1.00和1.25之间、介于1.00和1.22之间、介于1.00和1.20之间，或优选介于1.05和1.18之间。
使用本发明的第一方面的粉末分配器并且包括此类粉末的方法具有以下特定优点：优异的粉末流动属性；减少粉末在粉末分配器的管中堵塞和/或积聚。
在一些实施方案中，容器的直径介于25mm和55mm之间，优选地介于30mm和50mm之间，最优选地介于35mm和45mm之间。
在一些实施方案中，介于10g和50g之间，优选地介于15g和40g之间，并且最优选地介于15g和30g之间的粉末被添加到容器中。
此类灌装重量具有用于终端消费者的优异剂量的特定优点。
在一些实施方案中，粉末依次由多个容器收集。
在一些实施方案中，该容器或每个容器包括柔性膜。
在一些实施方案中，该容器或每个容器在粉末收集点处形成。
根据本发明的第三方面，提供了一种粉末灌装机，该粉末灌装机包括本发明的第一方面的粉末分配器以及封装设备。
在一些实施方案中，封装设备为柔性膜封装设备，优选地为条形包封装设备。
具体实施方式
为了可更清楚地理解本发明，现在将仅通过示例的方式参考附图来描述本发明的实施方案，附图中：
图1是现有技术的粉末灌装机(1)的示意性横截面。
图2是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的现有技术的自旋盘(14)的俯视图。
图3a至图3j是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的自旋盘(14)的多个不同的失败设计的透视图，并且不落入受权利要求书保护的本发明中所用的自旋盘的范围内。
图4a至图4c图4a是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的自旋盘的第一实施方案的透视图，并且该自旋盘与该粉末灌装机一起形成本发明的粉末分配器。图4b是相同自旋盘的平面图，并且图4c是相同自旋盘的侧视图。
图5a至图5c图5a是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的自旋盘的第二实施方案的透视图，并且该自旋盘与该粉末灌装机一起形成本发明的粉末分配器。图5b是本发明的相同自旋盘的平面图，并且图5c是相同自旋盘的侧视图。
图6a至图6c图6a是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的自旋盘的第三实施方案的透视图，并且该自旋盘与该粉末灌装机一起形成本发明的粉末分配器。图6b是本发明的相同自旋盘的平面图，并且图6c是相同自旋盘的侧视图。
图7是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的图6的自旋盘的另选实施方案的透视图，并且该自旋盘与该粉末灌装机一起形成本发明的粉末分配器。
图8是与图1的粉末灌装机(1)结合使用的图6的自旋盘的另一个另选实施方案的透视图，并且该自旋盘与该粉末灌装机一起形成本发明的粉末分配器。
图1示出了现有技术的粉末灌装机(1)，该粉末灌装机包括料斗(10)；立式螺旋输送机(12)，该立式螺旋输送机延伸通过并且离开料斗并且进入连接至料斗的下游端部的管(13)中；旋转螺旋输送机的装置，该装置为电机(未示出)的形式；粉末分散装置，该粉末分散装置为自旋盘(14)的形式；封装材料，该封装材料为流动包裹(16)的形式；以及封装密封装置(18)。螺旋输送机(12)从电机(未示出)延伸到料斗(10)中并且向下延伸到管(13)中。自旋盘(14)附接到管(13)内螺旋输送机(12)的端部，从而部分地封闭靠近其端部的管(13)。自旋盘(14)的总直径充分小于管(13)的内直径，以便允许其在管(13)内自由旋转，同时防止粉末在盘的外边缘与管壁之间流动。流动包裹(16)沿管(13)的外表面放置，并且封装密封装置(18)超出管(13)的端部。
在使用中，料斗(10)装载有要从管(13)分配的粉末自旋盘(14)和螺旋输送机(12)由电机(未示出)一起旋转。螺旋输送机(12)驱动粉末通过管(13)，并且自旋盘(14)将粉末从管(13)的端部分配并且分散到流动包裹(16)中。在不旋转时，螺旋输送机(12)不再驱动粉末通过管(13)，并且不再旋转的自旋盘(14)的形状和大小被构造成阻止粉末从管(13)流动并且防止粉末在该静止状态下从管(13)“滴落”。螺旋输送机(12)和自旋盘(14)的旋转周期的持续时间确定多少粉末被分配到流动包裹(16)中。在螺旋输送机(12)和自旋盘(14)中断旋转时，密封装置(18)密封流动包裹，从而在灌装的包装上提供顶部密封并且为下一个包装提供底部密封。防止“滴流”对于在流动包裹(16)的面之间产生良好的密封以及正确的封装灌装体积是重要的。
参考图2，与图1相比，相同的数字表示相同的部件，现有技术(14)的自旋盘的总直径为24mm并且包括半径为5.5mm的中心环(22)；8个臂(24)和中心附接装置，该中心附接装置为半径为4.05mm的孔(26)的形式。8个臂(24)从环(22)的周向延伸并且围绕该环的周向均匀地间隔开；每个臂(24)的宽度为2mm。自旋盘(14)的最大直径为24mm，并且其被设计用于图1的粉末灌装机(1)的管(13)的端部处。
图2的自旋盘在与1的粉末灌装机(1)结合使用时不是本发明的，其中工业标准管(13)的外直径为45mm并且内直径为25mm(半径为12.5mm)，因为中心环(22)的半径为管(13)的半径的44％，并且盘形分布器距离管壁1mm的每个臂之间与管同心的圆弧距离为7.42mm，为管(13)的内半径的59.4％。
应当理解，当描述自旋盘时，依赖于各种尺寸。参考图2的自旋盘(14)，当描述自旋盘(22)的环的半径时，从盘的理论中心至环的外边缘测量半径。当描述盘(14)的半径时，从盘的理论中心至盘上距中心最远的点的外尖部进行测量，在本发明的大多数实施方案中，该点为一个臂(24)的尖部。因此，直径被计算为半径乘以2。
参考图3a至图3h：图3a是包括半径为4.05mm的中心附接孔、半径为5.5mm的中心环和12个臂的自旋盘；图3b是包括半径为4.05mm的中心附接孔、半径为5.5mm的中心环和14个臂的自旋盘；图3c是包括半径为4.05mm的中心附接孔、半径为5.5mm的中心环和5个1.5mm宽的径向狭槽的自旋盘；图3d是包括半径为4.05mm的中心附接孔、半径为5.5mm的中心环和2.5mm宽的径向狭槽的自旋盘；图3e是包括半径为4.05mm的中心附接孔和12个1.5mm宽的径向狭槽的自旋盘；图3f是包括半径为4.05mm的中心附接孔和11个径向狭槽的自旋盘；图3g是包括半径为4.05mm的中心附接孔和8个5mm直径的孔的自旋盘；图3h是包括半径为4.05mm的中心附接孔、2.5mm直径的孔的阵列和起伏周边的自旋盘。图3a至图3h的每个自旋盘的最大直径为24mm，并且被设计用于图1的粉末灌装机(1)的管(13)的端部处。
当与管(13)的内直径为25mm的图1的粉末灌装机(1)结合使用时，图3a至图3h的自旋盘都不是本发明的。参考图3a，中心环的半径为管(13)的半径的44％，并且盘形分布器距离管壁1mm的每个臂之间与管同心的圆弧距离为4.28mm，为管(13)的半径的34.3％。参考图3b，中心环的半径为管(13)的半径的44％，并且盘形分布器距离管壁1mm的每个臂之间与管同心的圆弧距离为3.39mm，为管(13)的半径的27.1％。参考图3c；图3d；图3e；图3f和图3g，中心环的半径为管(13)的内半径的44％，并且不存在臂或臂间隙。参考图3h，不存在中心环，也不存在臂或臂间隙。
图4a至图4c示出了与图1的粉末灌装机(1)结合使用以形成本发明的粉末分配器的自旋盘的第一实施方案，其中管(13)的内直径为25mm(半径为12.5mm)，自旋盘的高度(即，在管(13)的纵向方向上的高度)为2mm；中心附接孔的半径为4.05mm；中心环的半径为8mm，为管(13)的半径的64％；十个臂从中心环延伸至距离盘的中心12mm处，其中圆弧距离为5.5mm，在距离管壁1mm处为管(13)的内半径的44.3％。
图5a至图5c示出了与图1的粉末灌装机(1)结合使用以形成本发明的粉末分配器的自旋盘的第二实施方案，其中管(13)的内直径为25mm，该自旋盘类似于图4a至图4c，并且不同仅在于中心环在高度(管的纵向方向)上从臂的平面延伸1mm(即，在管(13)的纵向方向上较厚)。不受理论的束缚，发明人相信，如果中心环从臂的平面延伸显著超过1mm，诸如例如4mm或更多，则在中心环的侧面与管壁之间形成窄通道和流动限制，从而增加了管随时间粉末堵塞的可能性和/或发生率图5a至图5c的自旋盘可以两个可能取向(朝向料斗(10)或远离其延伸的中心环)中的任一个用于粉末灌装机(1)中。本发明的实施方案(未示出)存在于中心环从盘的两侧延伸1mm处。该实施方案具有能够以任一方式使用以降低安装错误的风险的特定优点。
图6a至图6c示出了与图1的粉末灌装机(1)结合使用以形成本发明的粉末分配器的自旋盘的第三实施方案，其中管(13)的内直径为25mm，自旋盘的高度为2mm；中心附接孔的半径为4.05mm；中心环的半径为8mm，为管(13)的半径的64％；中心环包括五个2.5mm宽(管的内半径的20％)的径向狭槽和十个2mm宽的臂，该臂从中心环延伸至距离盘的中心12mm处，其中圆弧距离为5.5mm，在距离管壁1mm处为管(13)的内半径的44.3％。五个径向狭槽占据44.2mm2的总面积，为管(13)的横截面积的9％。
图7示出了与图1的粉末灌装机(1)结合使用以形成本发明的粉末分配器的自旋盘的第四实施方案，其管(13)的内直径为25mm，该自旋盘类似于图6a至6c，并且不同仅在于其包括12个臂，其中盘形分布器距离管壁1mm的每个臂之间与管同心的圆弧距离为4.3mm，为管的内半径的34.3％。
图8示出了与图1的粉末灌装机(1)结合使用以形成本发明的粉末分配器的自旋盘的第五实施方案，其中管(13)的内直径为25mm，本发明的自旋盘类似于图6a至6c，并且不同仅在于中心环包括五个1.5mm宽(管的内半径的12％)的径向狭槽。五个径向狭槽占据20.67mm2的总面积，为管(13)的横截面积的4.2％。
实施例1-第一测试粉末
提供了具有图1的布局的由东洋机械制造有限公司制造的TM70-ZC型粉末灌装机(1)，其中管(13)的外直径为45mm并且内直径为25mm，并且料斗(10)灌装有第一测试粉末。
第一测试粉末为喷雾干燥粉末，其包括：37％糖、19％脱脂奶粉、37％奶精、0.5％黄原胶、1％香精和5.5％可溶咖啡，Hausner比率为1.08，以表1的分类为“非常自由流动的粉末”，并且x50粒度分布为197微米。
将复合流动包裹封装材料装配在图1的粉末灌装机的管(13)周围，以便产生45mm直径、180mm长度的条形包封装。
设定粉末灌装机以每分钟37个条形包的速率运行，其中粉末灌装重量为21.5g。
设定螺旋输送机以每分钟35-42转的速率旋转。
图2至图3(不落入受权利要求书保护的本发明的范围内)和图5至图8(落入本发明的受权利要求书保护的范围内)的自旋盘(14)的不同设计中的每个设计由中心附接孔(26)附接到螺旋输送机(12)的端部；对于每个不同的盘，粉末灌装机运行6小时，同时测量两者1.在操作期间，第一测试粉末对管(13)的堵塞程度，以及2.当停止旋转时，测试粉末通过自旋盘(14)渗漏的程度。结果记录在表2中。
Figure BDA0003103045030000121
Figure BDA0003103045030000131
表2：具有多个不同的自旋盘设计和第一测试粉末的试验的结果。
图2的自旋盘和具有围绕盘的周向均匀间隔开的10个臂的图2的自旋盘的变型在停止旋转时不阻止粉末从管(13)流动。不受理论的束缚，发明人相信，这些盘缺乏朝向管中心以在不旋转时为粉末提供堆叠的表面的足够的主体，使得即使当具有10个臂的变型被取代，也不防止粉末流动。具有10个臂的图2变型的自旋盘具有与图2相同的尺寸，变化仅在于其包括10个臂，并且臂之间的间隙在距离管壁1mm处为5.5mm(为管半径的44.3％)。
图3a、图3b的自旋盘在不旋转时阻止粉末流动，但是仍导致粉末在试验期间向后通过管积聚。这些自旋盘是图2的自旋盘的简单的12和14个臂的变型。不受理论的束缚，发明人相信，引入附加臂具有防止粉末在不旋转时流动的效果而仍将足够的附加主体引入自旋盘，使得粉末在整个试验持续期间在旋转时不从管自由流动。
图3c、图3d、图3e、图3f和图3g的自旋盘在不旋转时全部阻止粉末流动，但是仍导致粉末在试验期间向后通过管积聚。不受理论的束缚，发明人相信，这些盘的主体周围的质量分布不充分利用由旋转施加的力以允许测试粉末在旋转时自由流动，并且突出在克服现有技术的挑战中感到的困难。
图3h的自旋盘既不防止在不旋转时流动，也不防止在试验期间粉末积聚和管堵塞。
图4a至图4c、图5a至图5c、图6a至图6c、图7和图8的自旋盘在不旋转时全部显示出阻止粉末流动的良好性能，并且在试验期间不会导致堵塞管。不受理论的束缚，发明人相信，在这些实施方案中由具有受权利要求书保护的尺寸的中心环提供的附加主体与臂之间距离管(13)的内壁1mm处的间隙的组合在盘不旋转时提供足以在管内使粉末积聚的表面，而在盘旋转时允许在臂之间足够的间隙空间用于粉末自由流动通过盘。图7和图8的自旋盘示出在试验周期后粉末积聚在自旋盘的臂上的一些迹象，不受理论的束缚，发明人相信，这种轻微积聚归因于臂的数量和臂之间的间隙接近于本发明的范围限制。
实施例2-第二测试粉末
第二组试验以与实施例1相同的方式进行，作出的仅有改变是使用第二测试粉末而不是实施例1的第一测试粉末。第二测试粉末为具有与第一测试粉末相同组分的喷雾干燥粉末，但是由于不同的喷雾干燥工艺参数和干燥程度，具有1.18的较高Hausner比率，并且以表1的分类为“自由流动的粉末”。
具有第二测试粉末的第二组试验的结果在表3中给出。
Figure BDA0003103045030000141
表3：具有多个不同的自旋盘设计和第二测试粉末的试验的结果。
结果一般与实施例1相当，其中实施例2的较少自由流动的粉末的一般趋势是更多的管堵塞和更少的粉末渗漏。图2的盘设计和具有10个臂的图2的变型以与实施例1相同的方式失败。图3a至图3h的盘设计通过更快速地堵塞管而失败，并且图3d的设计在不旋转时不会因粉末的渗漏而失败。如在实施例1中，图4a至图4c、图5a至图5c、图6a至6c、图7和图8的自旋盘设计阻止粉末流动，并且在用这种较少自由流动的第二测试粉末的试验周期中不堵塞。
图6a至图6c、图7和图8的自旋盘示出在操作期间粉末在管中积聚的增强阻力。不受理论的束缚，发明人相信，这是由于空气通过自旋盘的中心环内的穿孔减少了超出自旋盘的任何压力积聚。据信，所述穿孔足够小以免损害由放大的中心环给出的粉末阻止属性。
不受理论的束缚，发明人相信，臂之间的距离、中心环的尺寸、任何可选的实心外周边的尺寸以及任何附加可选的通过盘的孔的大小和放置是本发明的自旋盘成功的关键。
实施例3-35mm外直径，16mm内直径的管
实施例1和实施例2中所用的图2至图7的自旋盘的缩小变型用于图1的粉末灌装机中，其中管(13)缩小至外直径为35mm并且内直径为16mm。
自旋盘的缩小变型具有以下尺寸：
每个缩小的盘具有中心附接孔，该中心附接孔的半径为2.5mm、臂宽度(跨管的横截面测量)为1.5mm并且盘直径为15mm。
缩小的自旋盘的其它尺寸如表4、表5和表6所示。
Figure BDA0003103045030000151
表4：图2至图3c的缩小自旋盘的尺寸。
Figure BDA0003103045030000152
Figure BDA0003103045030000161
表5：图3d至图5的缩小自旋盘的尺寸。
Figure BDA0003103045030000162
表6：图6和图7的缩小的自旋盘的尺寸。
当与图1的缩小粉末灌装机(1)结合使用时，管(13)的外直径为35mm的图2和图3a至图3j的35mm变型不是本发明的。
当与图1的缩小粉末灌装机(1)结合使用时，管的外直径为35mm的图4至图7的35mm变型是本发明的。
图1的缩小的粉末灌装机(1)装配有表4、表5和表6中的每个缩小的自旋盘，并且依次装载有实施例1和实施例2的测试粉末，使得测试自旋盘和测试粉末的每个组合。使用与实施例1相同的旋转速度、灌装速率、测试持续时间等参数。
未测试图8的自旋盘的缩小等同物。
发现结果与用图4至图7的装配有自旋盘的粉末灌装机的实施例1和实施例2中所用的45mm版本获得的结果基本上相同(在静止时阻止粉末流动的测试中表现良好而仍防止管(13)随时间堵塞)，是装配有图2和图3a至图3j的自旋盘如在实施例1和实施例2中的一个或两个测试失败的那些。
图4至图7的缩小的自旋盘的其它变型用延伸的中心环测试，该中心环的半径至多为6.8mm，为实施例3中管的内半径的85％(所有其它尺寸保持不变)。这些变型示出与表4-表6中所示的那些相同的优异粉末流动和阻止属性，而不引起随时间堵塞。
以上实施方案仅以举例的方式进行描述。在不脱离如所附权利要求中限定的本发明范围的情况下，许多变型是可能的。

Claims (17)

1.一种粉末分配器，所述粉末分配器包括圆形横截面的管；螺旋输送机，所述螺旋输送机轴向延伸通过所述管；和盘形分布器，所述盘形分布器横向于所述管的轴线延伸并且部分地封闭所述管，其中所述盘形分布器包括中心环和从其径向延伸的臂，其特征在于，所述中心环的半径介于所述管的内半径的55％-90％之间；至少一个所述臂从所述管的所述内壁延伸不超过1mm；并且其中在距离所述管壁1mm处的每个臂之间由与所述管同心的圆弧限定的距离介于所述管的所述内半径的30％-65％之间。
2.根据权利要求1所述的粉末分配器，其中所述粉末分配器为饮料粉末分配器。
3.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器距离所述管壁1mm的每个臂之间与所述管同心的所述圆弧距离介于所述管的内半径的35％和65％之间。
4.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器距离所述管壁1mm的每个臂之间的所述圆弧距离介于2mm和7.5mm之间。
5.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器的所述中心环的所述半径介于所述管的所述内半径的55％和85％之间。
6.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述管的所述内半径介于10mm和14mm之间，并且所述盘形分布器的所述中心环的所述半径介于7mm和9mm之间。
7.根据权利要求1至5中任一项所述的粉末分配器，其中所述管的所述内半径介于7mm和9mm之间，并且所述盘形分布器的所述中心环的所述半径介于5mm和7mm之间。
8.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器包括介于4个和12个之间的臂。
9.根据权利要求8所述的粉末分配器，所述盘形分布器包括介于6个和10个之间的臂。
10.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器的所述中心环还包括至少一个孔，每个孔在沿所述管的所述半径的方向上的最大宽度不超过所述管的所述半径的30％。
11.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器的所述中心环还包括至少一个孔，每个孔在沿所述管的所述半径的方向上的最大宽度不超过2.5mm。
12.根据权利要求10或11所述的粉末分配器，其中所述盘形环的所述中心环包括孔，并且其中所有孔的面积不超过所述管的所述横截面积的15％。
13.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述盘形分布器在所述管的所述端部的10mm、20mm、30mm、40mm、50mm内。
14.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述螺旋输送机和盘形分布器可操作地连接。
15.根据任一前述权利要求所述的粉末分配器，其中所述粉末分配器还包括Hausner比率介于1.00-1.25之间的粉末。
16.一种分配粉末的方法，所述方法包括以下步骤：
A-提供本发明的第一方面的粉末分配器；
B-添加粉末；
C-旋转螺旋输送机和/或盘形分布器；
D-将所述粉末收集在容器中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述粉末为饮料粉末。
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