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Stand der Technik
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Die
Erfindung geht aus von einer Dosiervorrichtung nach der Gattung
des unabhängigen Anspruchs. Aus der
DE 10 2006 000 748 A1 ist
bereits eine Vorrichtung zum gleichmäßigen Befüllen
oder Entleeren von Dosierkammern bekannt. Hierbei sind Druckerzeugungsmittel
vorgesehen zur Beaufschlagung der Dosierkammer mit einem bestimmten
Druck zum Befüllen oder Entleeren der Dosierkammer. Unterhalb
der Dosierkammer ist ein bewegliches Filtermittel angeordnet. Nach
einem Entleeren der Dosierkammer wird es soweit bewegt, dass die
Dosierkammer komplett freigegeben wird. Der hierfür notwendige
Bauraum ist relativ groß. Bekannte Systeme sind somit relativ
komplex im Aufbau bzw. benötigen oft Druck-/Unterdruck
erzeugende Systeme
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kostengünstige
und mit geringer Baugröße ausgestattete Vorrichtung
anzugeben, die sich gut zur Dosierung eignet. Diese Aufgabe wird
gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
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Vorteile der Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Dosiervorrichtung gemäß den
Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber
den Vorteil, dass sich die Vorrichtung durch eine geringe Baugröße
auszeichnet. Denn das Sieb wird lediglich in Schwingungen zur Dosierung
des Guts versetzt, ohne eine komplette Freigabe und seitliche Verschiebung
der Öffnung notwendig zu machen. Weiterhin reduziert sich auch
die Anzahl der mechanisch beweglichen Teile.
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Durch
die Vereinfachung des Dosiermechanismus können Kostenersparnisse
realisiert werden. Weiterhin ist eine Dosierung während
der Bewegung der kompetten Dosiervorrichtung ebenfalls denkbar. Dies
eröffnet auch den Einsatz in nicht getakteten Maschinen.
Die Vorrichtung ist weiterhin CIP („Cleaning In Process”)
bzw. SIP („Sterilising In Process”) geeignet – kann
also im Prozess gereinigt bzw. sterilisiert werden – bzw.
ist autoklavierbar.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist das Sieb
mehrlagig. Es ist vorzugsweise aus Edelstahl ausgebildet, jedoch
auch andere Materialien wie PTFE etc. sind denkbar. Dadurch lässt
sich das Gut noch gezielter dosieren. In einer zweckmäßigen
Weiterbildung ist vorgesehen, den Aktor als mikromechanischen Aktor,
vorzugsweise als Piezoaktor auszubilden. Diese können zum
einen sehr klein ausgeführt werden. Zum anderen lassen
sie sich unmittelbar in der Nähe des Siebs anbringen, was
ebenfalls der Reduzierung der Baugröße dient.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen,
dass Mittel zur Erhöhung der Schwingungsamplitude vorgesehen
sind wie beispielsweise Piezo-Hebelaktoren, piezoangetriebene Hub-
oder Kipptische oder verstärkende Piezoaktoren. Weiterhin
ist der Einsatz von elektromagnetischen Systemen bzw. Komponenten
zur Schwingungserzeugung denkbar.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung wird die Schwingung
des Siebs quer zur Dosierrichtung des Guts oder oszillierend ausgebildet.
Dadurch lassen sich besonders günstige Dosierergebnisse
erzielen.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht das Verbindungsteil
vorzugsweise aus flexiblem Material wie beispielsweise Silikon zur
Lagerung des Siebs. Dank der unmittelbaren Einbettung des Siebs
in dem Verbindungsteil ist die erforderliche Dichtigkeit gegeben.
Außerdem wird so ein Aufeinanderreiben von Flächen
vermieden, was insbesondere für pharmazeutische Anwendungen
wichtig ist. Diese Lösung zeichnet sich weiterhin durch
eine einfache Lagerung des Siebs aus.
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In
einer zweckmäßigen Weiterbildung ist es vorgesehen,
die Schwingungsamplitude in der Größe zwischen
0 und 500 μm zu wählen. Sowohl das Sieb wie auch
die Schwingungsamplitude ist abhängig von der Korngröße
des Guts zu wählen. Dank der leichten Regelbarkeit der
mikromechanischen Aktoren können in sehr einfacher Art
und Weise Anpassungen an unterschiedliche Pulverarten – als
ein Beispiel für ein zu dosierendes Gut – vorgenommen
werden.
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In
einer vorzugsweisen Weiterbildung ist das Sieb so dimensioniert,
dass ohne Schwingungen des Siebs kein Gut durch das Sieb fließen
kann. Das Sieb in Verbindung mit dem entsprechenden Aktor wirkt somit
quasi als Ventil, welches sich in besonders einfacher Art und Weise
zur Dosierung eignet.
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Weitere
zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren
abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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Die
erfindungsgemäße Dosiervorrichtung ist in der
Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.
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Es
zeigen
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die 1 eine
Dosiervorrichtung in zusammengebautem Zustand auf der linken Seite
sowie zur Verdeutlichung die einzelnen Komponenten der Vorrichtung
auf der rechten Seite,
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die 2 eine
Dosiervorrichtung mit einer alternativen Erzeugung der Horizontalbewegung
des Siebs durch Kippen des Vorratsbehälters über
eine flexible Verbindungsstelle,
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die 3 eine
alternative Einbettung des Siebs,
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die 4 eine
Dosiervorrichtung mit einer weiteren alternativen Erzeugung der
Horizontalbewegung des Siebs, indem der Vorratsbehälter
in Schwingungen versetzt wird sowie
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die 5 eine
Dosiervorrichtung mit einer weiteren alternativen Erzeugung der
Horizontalbewegung des Siebs.
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Eine
Dosiervorrichtung 10 besteht aus zumindest einem Vorratsbehälter 14,
der der Aufnahme des zu dosierenden Guts 12 dient. Der
nach unten offene Vorratsbehälter 14 wird von
einem quer zur Dosierrichtung 11 angeordneten Sieb 16 begrenzt.
Das Sieb 16 kann von zumindest einem Aktor 18 in Schwingungen 19 versetzt
werden. Die Schwingungen 19 sind vorzugsweise quer zur
Dosierrichtung 11 ausgerichtet. Wird das Sieb 16 in
geeignete Schwingungen versetzt, so bewegt sich das im Vorratsbehälter 14 befindliche
Gut 12 durch das Sieb 16 hindurch, gegebenfalls
in ein unterhalb des Siebs 16 angeordnetes Dosierrohr 20.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel nach 2 befindet
sich zwischen dem oberen und dem unteren Bereich des Vorratsbehälters 14 ein
Verbindungsteil 21. Das Verbindungsteil 21 ist
vorzugsweise ringförmig ausgeführt und entspricht
dem Durchmesser des Vorratsbehälters 14. Hierbei
wird eine Horizontalschwingung 19 des Siebs 16 mittels
einer Vertikalbewegung des Aktors 18 durch Kippen über
das flexible Verbindungsteil 21 erzeugt. Die Vertikalbewegung des
Aktors 18 wird unmittelbar sowohl über die Außenseite
des oberen und unteren Teil des Vorratsbehälters 14 eingeleitet.
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Bei
der Anordnung nach 3 ist das Sieb 16 unmittelbar
in dem Verbindungsteil 21 eingebettet. Das Verbindungsteil 21 besteht
vorzugsweise aus flexiblem Material wie beispielsweise Silikon und
wird unmittelbar zum Schwingen angeregt. Dank der unmittelbaren
Einbettung in dem Verbindungsteil 21 ist die erforderliche
Dichtigkeit gegeben. Außerdem wird so ein Aufeinanderreiben
von Flächen vermieden, was insbesondere für pharmazeutische
Anwendungen wichtig ist. Diese Lösung zeichnet sich weiterhin durch
eine einfache Lagerung des Siebs 16 aus.
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Bei
der Anordnung gemäß 4 wird die Horizontschwingung 19 des
Siebs 16 durch eine horizontale Bewegung des Aktors 18 erzeugt,
der unmittelbar auf die Außenseite des unteren Teils des Vorratsbehälters 14 einwirkt.
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Bei
der Anordnung gemäß 5 wird eine oszillierende
Schwingung 19 des Siebs 16 durch eine horizontale
Hin- und Herbewegung des Aktors 18 erzeugt, der über
ein in radialer Richtung des Vorratsbehälters 14 nach
außen ragendes und am Mantel des Vorratsbehälters 14 befestigtes
Teil auf den Vorratsbehälter 14 und damit auf
das Sieb 16 einwirkt.
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Das
Sieb 16 ist vorzugsweise ein- oder mehrlagig ausgebildet
und vorzugsweise aus Edelstahl ausgeführt, jedoch auch
andere Materialien wie PTFE etc. sind denkbar. Die Aktoren 18 versetzen dieses
Sieb 16 in horizontale Schwingungen 19. Die Amplituden
der Schwingungen 19 liegen vorzugsweise in der Größenordnung
von 0 bis 500 μm. Durch die Regelung der Amplitude, Frequenz
oder auch Signalform der Schwingung 19 lässt sich
der Volumenstrom des Guts 12 durch das Sieb 16 hindurch
steuern. Das Sieb 16 wirkt quasi als Ventil. Bei einem
nicht schwingenden Sieb 16 geht der Volumenstrom des Guts 12 aufgrund
der Reibung praktisch gegen Null.
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Voraussetzungen
für einen optimal regelbaren Volumenstrom des Guts 12 ist
ein von mehreren Faktoren abhängiger konstanter statischer
Druck, mit dem das zu dosierende Gut 12 auf das Sieb 16 wirkt. Die
Siebgröße und das Schwingverhalten wird grundsätzlich
auch von der Korngröße des Pulvers als Beispiel
für ein zu dosierendes Gut 12 mitbestimmt.
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Bei
den Aktoren 18 handelt es sich vorzugsweise um mikromechanische
Aktoren. Hierzu wird beispielsweise eine Piezokeramik so durch ein
elektrisches Feld angeregt, das diese Schwingungen erzeugt. Die
mikromechanischen Aktoren 18 wirken mittelbar oder unmittelbar
auf das Sieb 16 ein, so dass das Sieb 16 in der
zur Dosierrichtung 11 ausgerichtete Schwingungen 19 versetzt
wird. Mikromechanische Aktoren 18 lassen sich einfach hinsichtlich ihrer
Amplitude regeln. Die unterschiedliche Amplitude der Siebschwingung
lässt sich zur gezielten Steuerung des zu dosierenden Volumenstroms
einsetzen. Als Mittel zur Erhöhung der Schwingungsamplitude sind
beispielsweise Piezo- Hebelaktoren, piezoangetriebene Hub- oder Kipptische
oder verstärkende Piezoaktoren vorgesehen. Weiterhin ist
der Einsatz von elektromagnetischen Systemen bzw. Komponenten zur
Schwingungserzeugung denkbar.
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Grundsätzlich
sind unterschiedliche konstruktive Lösungen denkbar, wie
das Sieb 16 zum Schwingen angeregt wird. In einem ersten
Konzept wird nur unmittelbar das Sieb 16 selbst zum Schwingen
angeregt. Hierzu ist es in einem flexiblen Material 21 eingebettet.
Dieses erste Konzept ist in den 1 bzw. 4 umgesetzt.
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In
einem zweiten Konzept wird das Sieb 16 in Verbindung mit
einem Teil des Vorratsbehälters 14 in Schwingungen
versetzt wie in den 2, 4 und 5 gezeigt.
Hierzu eignen sich unterschiedliche Varianten zur Übertragung
der Schwingungen. So könnte zur Erzeugung einer Horzontalschwingung 19 durch
eien vertiakle Bewegung des Aktors 18 durch Kippen über
das flexible Verbindungsteil 21 erfolgen (2).
Alternativ hierzu könnte eine Horizontalschwingung 19 des
Siebs 16 auch über eine horizontale Bewegung des
Aktors 18 erzeugt werden, der unmittelbar auf den Mantel
des Vorratsbehälters 40 in horizontaler Richtung
auf diesen einwirkt (4). Alternativ könnte
das Sieb auch in oszillierende Schwingung 19 versetzt werden,
indem der Aktor 18 den Vorratsbehälter 14 und
damit auch das Sieb 16 in eine kurze Drehbewegung in Dreh-
und gegen Drehrichtung versetzt. Dies geschieht bei dem Ausführungsbeispiel
nach 5 durch eine horizontale Hin- und Herbewegung
des Aktors 18, der über ein in radialer Richtung
des Vorratsbehälters 14 nach außen ragendes
und am Mantel des Vorratsbehälters 14 befestigtes
Teil auf den Vorratsbehälter 14 und damit auf
das Sieb 16 einwirkt.
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Als
zu dosierendes Gut 12 kommen fließfähige
Stoffe wie beispielsweise Pulver, Pellets oder Ähnliches
zum Einsatz. Die Verwendung der Dosiervorrichtung auf diese Stoffe
ist jedoch hierauf nicht eingeschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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