DE102006035051A1 - Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver - Google Patents
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Abstract
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver (20), umfassend eine Antriebseinrichtung (3) und eine Homogenisierungseinheit (2), wobei die Antriebseinrichtung (3) die Homogenisierungseinheit (2) in wenigstens eine horizontale Richtung (A) hin- und herbewegt, wobei die Homogenisierungseinheit (2) als Vielzahl von im Wesentlichen vertikal angeordneten, stabförmigen Elementen (4) umfasst, welche zumindest teilweise in ein zu homogenisierendes Pulver (20) eintauchen.
Description
- Stand der Technik
- Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver, wobei das Pulver anschließend in ein Behältnis, z.B. eine Kapsel oder eine Verpackung, gefüllt wird.
- Eine Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver ist aus dem Stand der Technik derart bekannt, dass beispielsweise ein Rührwerk mit einem rotierenden Rührer vorgesehen ist, welcher in das Pulver eingetaucht ist und rotiert wird. Durch den rotierenden Rührer wird versucht, sogenannte Pulverbrücken aufzulösen. Insbesondere bei sehr feinkörnigem Pulver, beispielsweise von Medikamenten o.ä., ist jedoch trotzdem eine Anhaftung und Agglomeratbildung des Pulvers möglich. Ferner benötigen Rührwerke einen relativ großen Bauraum.
- Vorteile der Erfindung
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie bei einfachem Aufbau und kostengünstiger Herstellbarkeit eine sichere Homogenisierung eines Pulvers ermöglicht. Insbesondere können unerwünschte Pulverkonzentrationen mit großer Prozesssicherheit aufgelöst werden. Dabei kann insbesondere eine sehr produktschonende Homogenisierung durchgeführt werden, welche insbesondere bei Medikamenten o.ä. notwendig ist. Ferner kann eine flexible Leistungsanpassung an unterschiedliche pulverförmige Produkte ermöglicht werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver eine Antriebseinrichtung und eine Homogenisierungseinheit umfasst. Die Antriebseinrichtung bewegt die Homogenisierungseinheit dabei wenigstens in einer horizontalen Richtung hin und her.
- Die Homogenisierungseinheit umfasst eine Vielzahl von stabförmigen Elementen, welche zumindest teilweise in ein zu homogenisierendes Pulver eingetaucht sind. Somit werden durch die angetriebene Homogenisierungseinheit die stabförmigen Elemente in Horizontalrichtung hin- und herbewegt, so dass die stabförmigen Elemente durch das Pulver in seitlicher Richtung bewegt werden. Die stabförmigen Elemente sind dabei im Wesentlichen in Vertikalrichtung angeordnet.
- Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
- Die stabförmigen Elemente weisen vorzugsweise einen kreisförmigen Außenquerschnitt auf. Alternativ wäre es auch möglich, dass der Querschnitt der stabförmigen Elemente oval oder vieleckig, z.B. sechseckig oder achteckig, ist.
- Weiter bevorzugt umfasst die Antriebseinrichtung einen Elektromagneten und eine Schwingplatte mit einem Polelement aus einem ferromagnetischen Material. Die Schwingplatte ist dabei beweglich gelagert und das Polelement ist derart zum Elektromagneten angeordnet, dass zwischen ihnen ein vertikaler Spalt gebildet ist, um bei einer Betätigung des Elektromagneten das Polelement mittels Magnetkraft anzuziehen und die Schwingplatte zum Schwingen anzuregen. Die Homogenisierungseinheit ist dabei mit der Schwingplatte verbunden und wird durch die angeregte Schwingplatte in Horizontalrichtung hin- und herbewegt.
- Die Schwingplatte ist vorzugsweise mittels wenigstens einer Blattfeder schwingbar gelagert. Vorzugsweise sind hierbei mehrere Blattfedern, insbesondere vier Blattfedern, an jeder Ecke der Schwingplatte eine Blattfeder, vorgesehen.
- Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Antriebseinrichtung einen piezoelektrischen Aktuator oder einen pneumatischen Aktuator zum Bewegen der Homogenisierungseinheit.
- Vorzugsweise sind die stabförmigen Elemente als Röhrchen ausgebildet und mit einem Druckluft enthaltenen Druckbereich verbunden. Dadurch ist es möglich, durch die Röhrchen Druckluft direkt in das Pulver zuzuführen. Diese Untermischung von Druckluft hat insbesondere den Vorteil, dass die Fließfähigkeit des Pulvers signifikant verbessert wird. Die Druckluft sollte dabei vorzugsweise trocken sein. Ferner sollte der Druck der Druckluft nicht zu hoch sein, um ein Fortblasen des Pulvers zu vermeiden.
- Weiter bevorzugt umfasst die Homogenisierungseinheit eine Druckkammer, in welcher eine Drosseleinrichtung angeordnet ist. Die Drosseleinrichtung stellt dabei eine gleichmäßige Verteilung der Druckluft in die benachbart zueinander angeordnete Röhrchen bereit.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Drosseleinrichtung ein Block aus einem mikroporösen, luftdurchlässigen Material.
- Um einen schnellen und einfachen Austausch der Homogenisierungseinheit gegen eine andere Homogenisierungseinheit zu ermöglichen, ist vorzugsweise zwischen der Antriebseinrichtung und der Homogenisierungseinheit ein Adapter angeordnet. Die Homogenisierungseinheit wird dabei jeweils am Adapter befestigt bzw. von diesem gelöst. Somit kann ein schneller Austausch der Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver, beispielsweise für ein anderes pulverförmiges Produkt, durchgeführt werden. Vorzugsweise weist der Adapter ferner noch einen Druckluftanschluss auf.
- Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weisen die als Röhrchen ausgebildeten stabförmigen Elemente an ihrem freien Ende, d.h., das Ende, welches in das Pulver eingetaucht ist, eine Vielzahl von Öffnungen auf. Die Öffnungen können als punktförmige Öffnungen und/oder als Schlitze vorgesehen sein. Die Schlitze können dabei als gerade Schlitze und/oder als bogenförmige Schlitze, ausgebildet sein. Durch das Vorsehen der Öffnungen an dem in das Pulver eingetauchten Ende der Röhrchen wird eine verbesserte und gleichmäßigere Lufteinbringung in das Pulver erreicht.
- Wenn die Öffnungen als Schlitze ausgebildet sind, weisen die Schlitze vorzugsweise eine Länge auf, welche ca. 1/3 des Umfangs der Röhrchen entspricht. Die Schlitze sind dabei besonders bevorzugt entlang des Umfangs versetzt zueinander, in unterschiedlichen Höhen und in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet, angeordnet.
- Eine besonders gute Homogenisierung des Pulvers kann erreicht werden, wenn ein Abstand von einander benachbarten stabförmigen Elementen gleich ist.
- Weiter bevorzugt weisen die stabförmigen Elemente unterschiedliche Längen auf. Insbesondere sind die Längen von stabförmigen Elementen, welche am Rand der Schwingplatte angeordnet sind, kürzer als die stabförmigen Elemente weiter in der Mitte. Dadurch kann eine Anpassung der Homogenisierungseinheit, beispielsweise an einen sich verjüngenden Behälter, z.B. einen trichterförmigen Behälter, in welchen das Pulver gelagert ist, erreicht werden.
- Die vorliegende Erfindung wird besonders bevorzugt in Verbindung mit einer Dosiereinrichtung zum Dosieren von Pulver in Gefäße, wie z.B. Kapseln o.ä., verwendet. Das Pulver kann beispielsweise ein Medikament sein, oder ein Nahrungsmittel, z.B. Mehl, Kaffee, Kakao, usw. Die Erfindung wird somit besonders bevorzugt in Füll- und Verschließmaschinen eingesetzt.
- Kurze Beschreibung der Zeichnung
- Nachfolgend werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
-
1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung, -
2 eine Ansicht von in der in1 gezeigten Antriebseinrichtung der Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver, -
3 eine Schnittansicht der Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver von1 , welche in Verbindung mit einem Vakuum-Füllrad verwendet wird, -
4a -4c verschiedene Ansichten eines stabförmigen Elements der Homogenisierungseinheit, -
5 eine schematische Schnittansicht einer Vorrichtung zur Homogenisierung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit einem Vakuum-Füllrad, und -
6 eine perspektivische Ansicht der in5 gezeigten Vorrichtung. - Ausführungsformen der Erfindung
- Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
1 bis4 eine Vorrichtung1 zur Homogenisierung von Pulver gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Wie in1 gezeigt, umfasst die Vorrichtung1 der Homogenisierung von Pulver zwei Teile, nämlich eine Homogenisierungseinheit2 und eine Antriebseinrichtung3 . Die Homogenisierungseinheit2 umfasst eine Vielzahl von stabförmigen Elementen4 , welche in vertikaler Richtung angeordnet sind. Wie aus1 ersichtlich ist, sind zwei nebeneinander angeordnete Reihen von stabförmigen Elementen4 vorgesehen. Einander benachbarte stabförmige Elemente jeder Reihe weisen dabei den gleichen Abstand zueinander auf. Die beiden Reihen sind zueinander versetzt angeordnet. Die stabförmigen Elemente4 sind in den4a bis4c näher dargestellt. Wie insbesondere aus4c , welche eine perspektivische Ansicht eines stabförmigen Elements4 ist, ersichtlich ist, sind die stabförmigen Elemente4 als Röhrchen mit einer Wand4a und einem in Längsrichtung ausgerichteten Durchlass4b ausgebildet. Ferner sind am freien Ende der stabförmigen Elemente4 eine Vielzahl von Schlitzen4c angeordnet. Die Schlitze4c verbinden den Durchlass4b mit der Außenseite der stabförmigen Elemente.4a zeigt dabei eine schematische Gesamtansicht eines stabförmigen Elements4 , Figur4b ein Detail des stabförmigen Elements. - Die Homogenisierungseinheit
2 umfasst ferner ein Gehäuse7 , in welchem eine Druckkammer5 angeordnet ist. In der Druckkammer5 ist eine Drosseleinrichtung6 angeordnet, welche aus einem mikroporösen, luftdurchlässigen Material hergestellt ist. Die Drosseleinrichtung6 ist dabei in Strömungsrichtung unmittelbar vor den stabförmigen Elementen4 angeordnet (vgl.1 ). Dadurch kann verhindert werden, dass eine in die stabförmigen Elemente4 zugeführte Druckluft einen zu hohen Druck aufweist. Die Druckkammer5 der Homogenisierungseinheit2 weist ferner eine Verbindungsöffnung9 auf, durch welche Druckluft zugeführt wird. - Die Antriebseinrichtung
3 , die im unteren Teil von1 gezeigt ist, umfasst einen mittig angeordneten Elektromagneten10 und eine Schwingplatte11 mit einem Polelement12 . Das Polelement12 ist an der Schwingplatte11 befestigt und in Richtung des Elektromagneten10 gerichtet. Wie aus2 ersichtlich ist, welche eine Ansicht von hinten der in1 gezeigten Antriebseinrichtung3 ist, ist zwischen dem Polelement12 und dem Elektromagnet10 ein vertikaler Spalt17 gebildet. Die Schwingplatte11 ist mittels vier Blattfedern13 schwingbar an einem Gehäuse14 der Antriebseinrichtung3 aufgehängt. Wie aus1 ersichtlich ist, sind an jedem seitlichen Ende der Schwingplatte11 jeweils zwei Blattfedern13 angeordnet. - Ferner ist an der Antriebseinrichtung
3 ein Adapter15 mit einem Druckluftauslass16 angeordnet. Der Adapter15 ist mit der Schwingplatte11 verbunden und weist an seinem oberen Bereich eine mit Gewinde versehene Öffnung18 auf. Mittels dieser Öffnung kann die Homogenisierungseinheit2 mittels eines Schraubelements8 am Adapter15 befestigt werden. Das Schraubelement8 weist einen großen Angriffsbereich auf, so dass das Befestigen bzw. das Lösen der Homogenisierungseinheit2 von der Antriebseinrichtung3 von Hand geschehen kann. Mit Hilfe des Adapters15 kann somit eine Antriebseinrichtung3 für eine Vielzahl von unterschiedlichen Homogenisierungseinheiten verwendet werden, welche einfach und schnell ausgetauscht werden können. -
3 zeigt eine Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung1 in einem Vakuum-Füllrad21 . Das Vakuum-Füllrad21 umfasst eine sich verjüngende Vorratskammer22 , in welcher ein abzufüllendes Pulver20 angeordnet ist. Das Vakuum-Füllrad21 umfasst ein Füllrad23 mit vier Dosierkammern24a ,24b ,24c und24d , welche gleich voneinander beabstandet am Umfang des Füllrads23 angeordnet sind. Ein Füllen der Dosierkammern erfolgt dabei mittels eines bogenförmigen Unterdruckbereichs25 durch Ansaugen des Pulvers und ein Entleeren mittels eines Überdruckbereichs26 durch Herausdrücken unter Zuhilfenahme der Schwerkraft. Eine Abfüllung erfolgt in Behältnisse27 , welche auf einem Transportband28 zugeführt werden. Das Füllrad23 dreht sich in Richtung des Pfeils R und wird durch ein nicht gezeigten Antrieb angetrieben. Eine Befüllung einer einzelnen Dosierkammer des Füllrads23 erfolgt dabei derart, dass in der mit POS.1 bezeichneten Position der Dosierkammer24b ein Unterdruck erzeugt wird, da die Dosierkammer mit dem Unterdruckbereich25 verbunden ist. Dadurch wird Pulver in die Dosierkammer24b eingesaugt. Am Boden der Dosierkammern24a ,24b ,24c und24d sind jeweils Filter angeordnet, um zu verhindern, dass das angesaugte Pulver in den Unterdruckbereich25 angesaugt wird. Das Füllrad23 dreht sich weiter in die Position2 (Pos.2 ), in welcher die Dosierkammer immer noch mit dem Unterdruckbereich25 verbunden ist. In der Position3 (Pos.3 ) ist die Dosierkammer dann mit dem Überdruckbereich26 verbunden, so dass das in der Dosierkammer dosierte Pulver20a aus der Dosierkammer herausgedrückt wird. Hierbei wird das Entleeren der Dosierkammer auch noch durch die Schwerkraft unterstützt. Das dosierte Pulver20 fällt dann in ein Behältnis27 , wie in3 gezeigt. - Um ein möglichst genaues und schnelles Dosieren zu ermöglichen, muss. das Pulver
20 in der Vorratskammer21 möglichst homogen vorliegen. Dies wird mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung1 erreicht. Die stabförmigen Elemente4 der Homogenisierungseinheit2 sind teilweise in das in der Vorratskammer22 befindliche Pulver20 eingetaucht. Die Antriebseinrichtung3 bewegt die Homogenisierungseinheit2 in Richtung des Doppelpfeils A in Horizontalrichtung bin und her. Durch die stabförmigen Elemente4 , welche alle einen kreisförmigen Querschnitt aufweisen und als Röhrchen ausgebildet sind, werden Produktkonzentrationen, welche insbesondere an der Oberfläche des Pulvers in der Vorratskammer22 auftreten können, aufgelöst. Ferner wird gleichzeitig noch durch die als Röhrchen ausgebildeten stabförmigen Elemente4 Druckluft durch das freiliegende Ende des Durchlasses4b und die Schlitze4c in das Pulver20 eingebracht. Durch diese Untermischung von Druckluft, wird die Fließfähigkeit des Pulvers20 signifikant verbessert. Hierbei erfolgt die Homogenisierung des Pulvers20 besonders produktschonend. - Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung
1 zur Homogenisierung kann somit eine möglichst gleichmäßige Einleitung von Schwingungsenergie in das Pulver20 erreicht werden. Dies unterstützt zusätzlich noch die Auflösung unerwünschter Pulverkonzentrationen, insbesondere an der Oberfläche. - Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die
5 und6 eine Vorrichtung1 zur Homogenisierung von Pulver gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung im Detail beschrieben. Gleiche bzw. funktional gleiche Teile sind wieder mit den gleichen Bezugszeichen wie im ersten Ausführungsbeispiel bezeichnet. - Wie aus
5 ersichtlich ist, entspricht die Vorrichtung1 zur Homogenisierung von Pulver im Wesentlichen der des ersten Ausführungsbeispiels. Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel weist die Vorrichtung1 zur Homogenisierung von Pulver des zweiten Ausführungsbeispiels jedoch stabförmige Elemente4 auf, welche unterschiedliche Längen L1, L2, L3 aufweisen. Wie insbesondere aus5 ersichtlich ist, sind die Längen der einzelnen stabförmigen Elemente4 jeweils derart gewählt, dass sie sich an die sich verjüngende Form der Vorratskammer24 bzw. den Außenumfang des Füllrads23 anpassen. Dadurch können die stabförmigen Elemente4 tiefer in das Pulver20 eingetaucht werden, als im Vergleich zum Ausführungsbeispiel. Die stabförmigen Elemente4 sind wieder als Röhrchen ausgebildet und mit Öffnungen in Form von Schlitzen versehen, wobei die Schlitze dabei zumindest über dem Bereich der stabförmigen Elemente4 gebildet sind, welcher in das Pulver20 eingetaucht ist. Die Homogenisierungseinheit2 wird durch die Antriebseinrichtung3 wieder in Richtung des Doppelpfeils A in horizontaler Richtung hin- und herbewegt. Der jeweilige Bewegungsweg der Homogenisierungseinheit in die eine bzw. in die andere Richtung ist dabei relativ klein, um Beschädigungen der stabförmigen Elemente4 durch einen Kontakt mit der Vorratskammer22 zu vermeiden. - Wie aus
6 ersichtlich ist, ist das Füllrad23 ferner als Doppelfüllrad ausgebildet, so dass gleichzeitig parallel zwei Behältnisse27 mit dosiertem Pulver20a befüllt werden können. Hierdurch wird die Kapazität der Füllmaschine verdoppelt. Ansonsten entspricht dieses Ausführungsbeispiel dem ersten Ausführungsbeispiel, so dass auf die dort gegebene Beschreibung verwiesen werden kann. - Es sei angemerkt, dass die Antriebseinrichtung
3 für alle beschriebenen Ausführungsbeispiele auch derart ausgebildet sein kann, dass die Homogenisierungseinheit2 in zwei unterschiedliche Richtungen hin- und herbewegt wird. Die Einrichtungen sind dabei besonders bevorzugt senkrecht zueinander. Hierbei ist es möglich, dass die Bewegung in zwei unterschiedliche Richtungen nacheinander ausgeführt wird oder dass sich die zwei Bewegungsrichtungen überlappen, wodurch eine kreisförmige oder ovale Bewegung erreicht wird.
Claims (14)
- Vorrichtung zur Homogenisierung von Pulver (
20 ), umfassend eine Antriebseinrichtung (3 ) und eine Homogenisierungseinheit (2 ), wobei die Antriebseinrichtung (3 ) die Homogenisierungseinheit (2 ) in wenigstens eine horizontale Richtung (A) hin- und herbewegt, wobei die Homogenisierungseinheit (2 ) als Vielzahl von im Wesentlichen vertikal angeordneten, stabförmigen Elementen (4 ) umfasst, welche zumindest teilweise in ein zu homogenisierendes Pulver (20 ) eintauchen. - Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Elemente (
4 ) einen kreisförmigen Außenquerschnitt aufweisen. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (
3 ) einen Elektromagneten (10 ) und eine Schwingplatte (11 ) mit einem Polelement (12 ) aus ferromagnetischem Material umfasst, wobei die Schwingplatte (11 ) schwingbar gelagert ist, wobei ein vertikaler Spalt (17 ) zwischen dem Polelement (12 ) und dem Elektromagneten (10 ) gebildet ist, um bei einer Betätigung des Elektromagneten (10 ) die Schwingplatte (11 ) zum Schwingen anzuregen, und wobei die Homogenisierungseinheit (2 ) mit der Schwingplatte (11 ) verbunden ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung (
3 ) einen piezoelektrischen Aktuator oder einen pneumatischen Aktuator zum Bewegen der Schwingplatte umfasst. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingplatte (
11 ) mittels wenigstens einer Blattfeder (13 ) schwingbar gelagert ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Elemente (
4 ) als Röhrchen ausgebildet sind, und die stabförmigen Elemente (4 ) mit einem Druckbereich (5 ) verbunden sind, um Druckluft in das Pulver (20 ) zuzuführen. - Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Druckbereich eine Druckkammer (
5 ) in der Homogenisierungseinheit (2 ) umfasst, wobei in der Druckkammer (5 ) eine Drosseleinrichtung (6 ) angeordnet ist, welche eine gleichmäßige Verteilung der Druckluft in die stabförmigen Elemente (4 ) sicherstellt und den Druck der Druckluft auf einen vorbestimmten Wert drosselt. - Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Drosseleinrichtung (
6 ) ein Block aus einem mikroporösen, luftdurchlässigen Material ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Antriebseinrichtung (
3 ) und der Homogenisierungseinheit (2 ) ein Adapter (15 ) angeordnet ist, um einen einfachen Austausch der Homogenisierungseinheit (2 ) zu ermöglichen. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die als Röhrchen ausgebildeten stabförmigen Elemente (
4 ) an ihrem freien Ende eine Vielzahl von Öffnungen, insbesondere eine Vielzahl von Schlitzen (4c ), aufweisen. - Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitze (
4c ) eine Länge aufweisen, welche ca. 1/3 eines Umfangs der stabförmigen Elemente (4 ) entspricht. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Abstand von einander benachbarten stabförmigen Elementen (
4 ) gleich ist. - Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die stabförmigen Elemente (
4 ) unterschiedliche Längen (L1, L2, L3) aufweisen. - Dosiereinrichtung zum Dosieren eines Pulvers (
20 ) in ein Behältnis (27 ), umfassend eine Vorrichtung zur Homogenisierung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
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