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Stand der Technik
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen von pulverförmigem Füllgut in einzelne Behältnisse.
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Derartige Vorrichtungen zum Dosieren und Abfüllen von pulverförmigem Füllgut werden beispielsweise im pharmazeutischen Bereich zur Abfüllung von pulverförmigen Medikamenten in kleine Behältnisse, z.B. Kapseln, Inhaeler oder kleine Fläschchen usw., verwendet. Bekannte Vorrichtungen zum Dosieren und Abfüllen umfassen häufig wenigstens ein Füllrad, über welchem ein Bevorratungsbehälter angeordnet ist, in dem das pulverförmige Füllgut angeordnet ist. Das Füllrad weist dabei eine Dosieröffnung auf, in die das pulverförmige Füllgut in einer Befüllposition des Füllrads aus dem Bevorratungsraum eingebracht werden kann. Anschließend wird das Füllrad in eine Füllgutabgabeposition gedreht, in welcher das Füllgut dann aus der Dosieröffnung in ein Behältnis abgegeben wird. Ein derartiges Füllrad ist beispielsweise aus der
DE 103 26 039 A1 bekannt.
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Die
DE 33 28 820 A1 beschreibt eine Vorrichtungen zum Dosieren und Abfüllen mit Merkmalen des Oberbegriffs des vorliegenden Anspruchs 1.
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Bei pharmazeutischen Anwendungen zur Abfüllung von pulverförmigen Medikamenten ergibt sich jedoch das Problem, dass einerseits nur minimale Füllmengen abgefüllt werden müssen und andererseits die Genauigkeit während der Abfüllung sehr hoch sein muss, um eine Über- oder Unterdosierung eines Wirkstoffs zu vermeiden. Damit ein Füllrad auch unterschiedliche Abfüllmengen verarbeiten kann, sind die bekannten Füllräder derart aufgebaut, dass sie einen Außenring aufweisen, in welchem die Dosieröffnung vorgesehen ist. Um eine andere Abfüllmenge mit dem Füllrad abfüllen zu können, ist nun der Außenring austauschbar vorgesehen, um gegen einen anderen Außenring mit einer Dosieröffnung mit einem anderen Dosiervolumen auszutauschen. Dies ist wieder dahingehend nachteilig, dass für verschiedene Anwendungsgebiete eine Vielzahl von unterschiedlichen Außenringen vorgehalten werden muss und weiter eine relativ lange Rüstzeit für einen Wechsel des Außenrings auftritt.
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Vorteile der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen von pulverförmigem Füllgut mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 weist demgegenüber den Vorteil auf, dass sie ein sehr genau verstellbares Dosiervolumen aufweist. Hierdurch können ohne aufwendige Rüstarbeiten unterschiedliche Volumina von pulverförmigem Füllgut abgefüllt werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zum Dosieren von Kleinstmengen mit engster Gewichtstoleranz geeignet und kann daher problemlos im Medikamentenbereich verwendet werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass die Vorrichtung zum Dosieren und Abfüllen ein Füllrad mit wenigstens einer Dosierkammer zur Aufnahme von Füllgut umfasst. Die Dosierkammer ist in einem Hülsenelement angeordnet und mittels einer Verstelleinrichtung kann eine Radialposition des Hülsenelements im Füllrad verstellt werden. Das Füllrad weist dabei ein Gehäuse auf, in welchem eine Öffnung vorgesehen ist, in welcher das Hülsenelement angeordnet ist. Somit kann erfindungsgemäß die Verstelleinrichtung die Radialposition des Hülsenelements verstellen, was zu einer Volumenänderung der Dosierkammer zur Füllgutaufnahme führt. Wenn das Hülsenelement beispielsweise in Radialrichtung nach innen verstellt wird, wird das Volumen der Dosierkammer größer, da zusätzlich zu dem Volumen der Dosierkammer im Hülsenelement noch ein Volumen der Öffnung im Gehäuse hinzukommt. Wenn das Hülsenelement wieder in Radialrichtung nach außen gestellt wird, reduziert sich das Volumen der Öffnung im Gehäuse, da dieses wieder vom Hülsenelement eingenommen wird. Somit kann auf einfache Weise eine Änderung eines Dosiervolumens vorgenommen werden.
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Die Verstelleinrichtung umfasst einen Hohlzylinder, welcher in einer Axialrichtung des Hohlzylinders verstellbar ist und welcher mit dem Hülsenelement in Verbindung steht. Am Außenumfang des Hohlzylinders ist ein erster sich verjüngender Bereich und ein zweiter sich verjüngender Bereich angeordnet. Die Position des Hohlzylinders kann dabei mittels der beiden sich verjüngenden Bereiche verändert werden.
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Der Hohlzylinder weist an seinem Außenumfang eine ringförmige Ausnehmung auf und ein erster Randbereich der Ausnehmung wird durch den ersten sich verjüngenden Bereich gebildet und ein zweiter Randbereich der Ausnehmung wird durch den zweiten sich verjüngenden Bereich gebildet.
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Die Unteransprüche zeigen bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung.
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Vorzugsweise ist an einem radial nach innen gerichteten Ende des Hülsenelements ein Filter angeordnet. Der Filter ist feinmaschiger als das abzufüllende pulverförmige Füllgut, so dass das Füllgut nicht durch den Filter hindurchfallen kann. Mittels Unterdruck kann jedoch das pulverförmige Füllgut in die Dosierkammer im Hülsenelement angesaugt werden. Der Filter ist vorzugsweise am Hülsenelement fixiert, so dass ein besonders kompakter Aufbau erhalten wird.
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Weiter bevorzugt umfasst die Verstelleinrichtung ferner ein erstes Schraubenelement und ein zweites Schraubenelement. Das erste Schraubenelement führt dabei mittels des ersten sich verjüngenden Bereiches eine Verstellung des Hohlzylinders durch und das zweite Schraubenelement führt mittels des zweiten sich verjüngenden Bereichs eine Verstellung des Hohlzylinders durch. Hierdurch kann insbesondere bei einer konischen Ausbildung der sich verjüngenden Bereiche eine sehr genaue Positionierung des Hohlzylinders und somit des Hülsenelements vorgenommen werden. Dadurch kann eine exakte Dosierung im Hülsenelement realisiert werden. Mittels der beiden Schraubenelemente kann dabei auch eine Fixierung einer Position des Hülsenelements erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst die Verstelleinrichtung ein Keilelement oder ein Exzenterelement für eine Verstellung des Hülsenelements. Auch hierdurch kann eine genaue und sichere Verstellung des Hülsenelements erfolgen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung umfasst das Hülsenelement einen Ringbereich, wobei der Ringbereich mit dem Hohlzylinder verbunden ist.
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Weiter bevorzugt ist die Dosierkammer im Hülsenelement sich verjüngend, insbesondere konisch, gebildet. Die größere Öffnung der Dosierkammer ist dabei in Radialrichtung nach außen gerichtet. Durch das sich verjüngende Vorsehen der Dosierkammer kann insbesondere eine Abfüllung von Kleinstmengen, eine sogenannte Mikroabfüllung, durchgeführt werden. Die Volumenverstellung kann dabei stufenlos erfolgen.
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Weiter bevorzugt umfasst die Vorrichtung ferner einen elastischen Dichtring, welcher zwischen dem Ringbereich des Hülsenelements und dem Gehäuse bzw. einem Gehäuseteil angeordnet ist. Der Dichtring stellt dabei einerseits eine Abdichtung gegenüber einem Innenbereich des Füllrads sicher und andererseits definiert der Dichtring eine Ausgangsposition der Dosierkammer bzw. des Hülsenelements. Wenn der Dichtring aufgrund einer Veränderung des Volumens der Dosierkammer gegen das Gehäuse gedrückt wird, stellt er eine vorbestimmte Rückstellkraft sicher, welche nach beispielsweise einem Lösen der Schraubelemente das Hülsenelement wieder in die Ausgangsposition zurückstellt.
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Figurenliste
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Nachfolgend wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung im Detail beschrieben. In der Zeichnung ist:
- 1 eine schematische Schnittansicht eines Füllrads gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung und
- 2 eine vergrößerte Teilausschnittansicht des Füllrads von 1, welche insbesondere ein Hülsenelement und eine Verstelleinrichtung zeigt.
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Bevorzugte Ausführungsform der Erfindung
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Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die 1 und 2 eine Vorrichtung 1 zum Dosieren und Abfüllen von pulverförmigem Füllgut 2, wie beispielsweise einem pulverförmigen Medikament, im Detail beschrieben.
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1 zeigt schematisch eine Schnittansicht einer Vorrichtung 1 zum Dosieren und Abfüllen eines pulverförmigen Medikaments. Die Vorrichtung 1 umfasst ein Füllrad 4, welches an einer Antriebswelle 5 fixiert ist und um eine Mittelachse X-X der Antriebswelle 5 rotieren kann. Das Füllrad 4 umfasst eine Vielzahl von Dosierkammern 20. Hierbei können z.B. sechs oder acht Dosierkammern am Füllrad vorgesehen werden. Die Dosierkammern 20 dienen zur Dosierung einer vorbestimmten Menge des Füllguts 2. Die vorbestimmte Menge wird dann in ein Behältnis 8 abgegeben. Das Behältnis 8 ist beispielsweise eine Medikamentenkapsel oder ein kleines Fläschchen.
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Wie aus 1 ersichtlich ist, umfasst die Vorrichtung 1 ferner einen Füllgutbehälter 3, welcher mit dem pulverförmigen Füllgut 2 gefüllt ist. Das Füllrad 4 ist dabei unterhalb des Füllgutbehälters 3 angeordnet. Dadurch hat das Füllgut 2 die Tendenz, aufgrund der Schwerkraft grundsätzlich nach unten in Richtung der Dosierkammer 20 zu rieseln. Ferner umfasst die Vorrichtung 1 einen Sauganschluss 6, welcher mit der Dosierkammer 20, wie in 1 gezeigt, verbindbar ist. Der Sauganschluss 6 dient insbesondere zum Ansaugen von Füllgut in die Dosierkammer 20. Um zu verhindern, dass das Füllgut 2 in die Leitungen des Hauptanschlusses 6 eingesaugt wird, ist in einem radial nach innen gerichteten Ende der Dosierkammer 20 ein Filter 13 angeordnet. Der Filter 13 ist dabei derart feinmaschig ausgebildet, dass das pulverförmige Füllgut 2 nicht durch den Filter 13 fallen kann. Der Filter 13 bildet somit den Boden der Dosierkammer 20.
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Im Füllrad 4 ist unter jeder Dosierkammer 20 ferner jeweils ein Hohlzylinder 12 angeordnet, welcher eine Verbindung mit dem Sauganschluss 6 bzw. einen Druckanschluss 7 in Abhängigkeit von einer Stellung des Füllrads 4 herstellt. Die Stellung des Füllrads 4 ist dabei in einer Dosierphase derart, dass die Dosierkammer 20 unterhalb des Füllgutbehälters 3 angeordnet ist und über den Hohlzylinder 12 eine Verbindung mit dem Sauganschluss 6 gegeben ist. Dadurch wird Füllgut 2 aufgrund des nun anliegenden Unterdrucks in der Dosierkammer 20 in die Dosierkammer 20 eingesaugt. In 1 ist der Saugvorgang schematisch durch den Pfeil S angedeutet. Zur Abgabe des Füllguts aus der Dosierkammer 20 ist die Position des Füllrads derart, dass die Dosierkammer 20 um 180° entgegengesetzt zur Dosierposition angeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist diese Position im unteren Teil von 1 senkrecht nach unten, entgegengesetzt zur Füllposition. Dabei ist die Dosierkammer 20 über den Hohlzylinder 12 mit dem Druckanschluss 7 verbunden, so dass Druckluft, in 1 durch den Pfeil P angedeutet, durch den Filter 13 in die Dosierkammer 20 strömen kann und dadurch das darin befindliche Füllgut in das Behältnis 8 abgibt.
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Wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist, ist die Dosierkammer 20 in einem Hülsenelement 10 angeordnet. Das Hülsenelement 10 umfasst eine Hülse, in welcher eine sich konisch verjüngende Ausnehmung angeordnet ist, die in Radialrichtung des Füllrads 4 ausgerichtet ist. Diese Ausnehmung bildet die Dosierkammer 20. Ferner umfasst das Hülsenelement 10 einen Ringbereich 10a, welcher eine Verbindung mit dem Hohlzylinder 12 bereitstellt. An dem Ringbereich 10a ist ferner auch der Filter 13 befestigt.
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Die Vorrichtung 1 umfasst weiter eine Verstelleinrichtung 11, um eine Radialposition des Hülsenelements 10 im Füllrad 4 zu verstellen. Durch eine derartige Verstellung der Position des Hülsenelements 10 kann das Volumen der Dosierkammer 20 verändert werden. Die Verstelleinrichtung 11 umfasst dabei ein erstes Schraubenelement 15 mit einer kegelförmigen Spitze 15a und ein zweites Schraubenelement 16 mit einer ebenfalls kegelförmigen Spitze 16a. Die beiden Schraubenelemente sind jeweils in Gewinden 25, 26 im Gehäuse 9 eingeschraubt. Das Gehäuse 9 umfasst ein Außenringgehäuse 9a und einen Gehäusehauptkörper 9b.
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Wie aus 2 ersichtlich ist, ist im Hohlzylinder 12 eine Ausnehmung 14 mit einem ersten sich verjüngenden Bereich 14a und einem zweiten sich verjüngenden Bereich 14b gebildet. Die Ausnehmung 14 ist dabei ringförmig um den Hohlzylinder 12 herum ausgebildet. Der erste sich verjüngende Bereich 14a arbeitet dabei mit dem ersten Schraubenelement 15 zusammen und der zweite sich verjüngende Bereich 14b arbeitet mit dem zweiten Schraubenelement 16 zusammen. Eine Position des Hohlzylinders 12 in Radialrichtung des Füllrades 4 kann dabei durch Einschrauben bzw. Ausschrauben des ersten und zweiten Schraubenelements 15, 16 erreicht werden. Das erste Schraubenelement 15 und das zweite Schraubenelement 16 sind dabei als Stiftschrauben ausgebildet und in den Gewindebohrungen 25 bzw. 26 verstellbar. Wenn eine vorbestimmte Position eingestellt ist, kann diese Position durch Kontern mit dem anderen Schraubenelement fixiert werden. Hierdurch kann erfindungsgemäß eine Dosiermenge sehr genau eingestellt werden und auch insbesondere Kleinstmengen genauestens eingestellt werden. Wie in 2 gezeigt, ist im dargestellten Ausführungsbeispiel das Dosiervolumen der Dosierkammer 20 etwas vergrößert, da das Hülsenelement 10 in Radialrichtung nach innen etwas zurückgezogen ist. Dadurch wird ein zylindrischer Bereich in einer zylindrischen Öffnung 19 im Außenringgehäuse 9a des Gehäuses 9 noch zusätzlich zum Volumen der Dosierkammer hinzugefügt. Somit ist das Volumen um diesen zylindrischen Bereich geringfügig vergrößert.
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Ferner umfasst die Vorrichtung 1 ein Dichtelement 17, welches in diesem Ausführungsbeispiel ein O-Ring ist. Das Dichtelement 17 ist zwischen dem Ringbereich 10a und der Innenseite des Außenringgehäuses 9a angeordnet. Das Dichtelement 17 hat dabei einerseits eine Abdichtfunktion, um zu verhindern, dass pulverförmiges Füllgut in den Bereich des Hohlzylinders 12 gelangt und andererseits hat das Dichtelement 17 eine gewisse Rückstellfunktion, wenn es durch eine Verstellung des Hohlzylinders 12 etwas zusammengedrückt wird.
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Die Funktion der Vorrichtung 1 zum Dosieren und Abfüllen von pulverförmigem Füllgut 2 ist dabei wie folgt. In einer Füllposition ist das Füllrad 4 derart unterhalb des Füllgutbehälters 3 angeordnet, dass die Dosierkammer 20 mit Füllgut befüllt werden kann. Hierzu ist über den Hohlzylinder 12 eine Verbindung mit dem Sauganschluss 6 vorgesehen, so dass in der Dosierkammer 20 ein Unterdruck entsteht und Füllgut in die Dosierkammer 20 angesaugt wird. Der Filter 13 verhindert dabei, dass das Füllgut in den Hohlzylinder 12 gelangt. Es sei angemerkt, dass auch andere Füllverfahren, beispielsweise mechanisch oder ausschließlich auf Schwerkraft beruhend, zur Füllung der Dosierkammer 20 verwendet werden können. Wenn die Dosierkammer 20 befüllt ist, wird das Füllrad 4 um 180° gedreht, so dass die Dosierkammer 20 in einer Abgabeposition angeordnet ist. Diese Abgabeposition ist in 1 die untere Kammer bzw. vergrößert in 2 dargestellt. In der Abgabeposition ist der Hohlzylinder 12 mit dem Druckanschluss 7 verbunden, so dass Druckluft durch den Filter 13 strömt und das in der Dosierkammer 20 befindliche Füllgut herausdrückt. Unter dem Füllrad 4 ist dabei das Behältnis 8 angeordnet, in welches das Füllgut 2 dann abgegeben wird. Das Behältnis 8 kann beispielsweise auf einem Förderband 18 o.Ä. angeordnet sein und nach dem Befüllen wird ein nächstes leeres Behältnis unter dem Füllrad 4 positioniert.
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Da im Füllrad mehrere Dosierkammern 20 gebildet sind, beispielsweise vier, oder sechs oder acht Dosierkammern, wird das Füllrad 4 immer taktweise bis zur nächsten Kammer gedreht, so dass dann die jeweils oben stehende Kammer am Füllrad 4 befüllt werden kann und die jeweils unten stehende Kammer entleert werden kann. Um ein Volumen der Dosierkammer 20 zu verändern, ist die Verstelleinrichtung 11 vorgesehen. Aufgrund der Ausbildung mit den sich verjüngenden Bereichen 15a, 16a an den Schraubenelementen 15, 16 und den sich verjüngenden Bereichen 14a, 14b an den Enden der Ausnehmung 14 kann eine sehr feine Einstellung einer Position des Hohlzylinders 12 und damit auch des mit dem Hohlzylinder 12 verbundenen Hülsenelements 10 erfolgen.
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Die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung 11 hat dabei insbesondere den Vorteil, dass Volumenänderungen auch von kleinsten Mengen sehr exakt eingestellt werden können. Weiterhin weist die erfindungsgemäße Verstelleinrichtung 11 einen sehr kompakten Aufbau auf, so dass ein notwendiger Bauraum für die Verstelleinrichtung 11 sehr gering ist. Weiterhin weist die Dosierkammer 20 einen sich verjüngenden Querschnitt auf, so dass insbesondere ein einfaches und sicheres Entleeren der Dosierkammer 20 möglich ist.
