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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Walzenpresse, insbesondere zum Kompaktieren von Pulvern, mit einer ersten drehbaren Walze und einer zweiten drehbaren Walze, die zwischen sich einen Walzenspalt bilden, durch den im Betrieb zu verarbeitendes Material geführt wird, und deren Drehachsen zumindest im Wesentlichen parallel zueinander verlaufen, wobei der Walzenspalt stirnseitig auf beiden Seiten durch je einen umlaufenden Kragen verschlossen ist, der an einer der Walzen angebracht ist und radial zumindest so weit über den Walzendurchmesser der zugehörigen Walze hervorsteht, dass er den Walzenspalt sowie einen sich ein- und auslaufseitig unmittelbar daran anschließenden Bereich stirnseitig abdeckt.
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In vielen Bereichen der Industrie, insbesondere in der chemischen und der pharmazeutischen Industrie, gelangen häufig pulverförmige Schüttgüter zur Anwendung, die sich aufgrund der schlechten Fließeigenschaften von Pulvern nur schwer verarbeiten lassen. Pulver werden deshalb oft in Granulate überführt. Eine gängige Methode zur Granulierung von Pulvern ist das sogenannte Kompaktieren. Beim Kompaktieren wird das zu granulierende Pulver einer ein Walzenpaar aufweisenden Walzenpresse zugeführt und durch den zwischen den beiden Walzen gebildeten Walzenspalt geleitet. Zwischen den Walzen, insbesondere im Walzenspalt selbst, wird das Pulver zu einer sogenannten Schülpe verdichtet. Die während des Verdichtungsvorgangs aus dem Pulver entweichende Luft wird über die Stirnseiten der Walzen abgeführt. Um zu verhindern, dass gleichzeitig das zu verarbeitende Material selbst mitgerissen wird, muss der Walzenspalt und der unmittelbar daran angrenzende Bereich zwischen den beiden Walzen, in dem die Verdichtung des zugeführten Materials stattfindet, stirnseitig abgedichtet sein. Hierzu können sogenannte Kragenwalzen eingesetzt werden, bei denen am seitlichen Ende der Walzenarbeitsfläche jeweils ein Kragen radial hervorsteht, der die gewünschte Abdichtung durch stirnseitiges Überdecken des Walzenspalts und des sich daran anschließenden Bereichs bewerkstelligt. Zum Kompaktieren verwendete Walzenpressen werden auch als Kompaktor® bezeichnet.
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Aufgrund der im Betrieb auf die Kragen wirkenden, hohen axialen Kräfte muss jeder Kragen am Umfang der Walze an vielen Stellen befestigt sein. Bei einer Befestigung mittels Schrauben resultiert daraus eine relativ hohe Anzahl an Befestigungsschrauben pro Kragen. Zur Demontage der Walzenpresse, wie sie beispielsweise zur Wartung oder auch Reinigung erforderlich sein kann, müssen all diese Befestigungsschrauben gelöst werden, um die Walzen von ihrer zugehörigen Welle lösen zu können. Alternativ muss zur Walzendemontage die Möglichkeit bestehen, den Walzenspalt so weit aufzufahren, dass die Kragen den Walzenspalt nicht mehr vollständig überdecken. Üblicherweise geschieht dies mittels einer mechanischen oder hydraulischen Vorrichtung.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Walzenpresse anzugeben, deren Walzenspalt einschließlich des sich ein- und auslaufseitig unmittelbar daran anschließenden Bereichs stirnseitig gut abgedichtet ist und die dennoch ohne Zuhilfenahme einer aufwändigen, zusätzlichen Vorrichtung einfach und schnell demontierbar ist.
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Diese Aufgabe ist ausgehend von einer eingangs genannten, gattungsgemäßen Walzenpresse erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass ein erster Kragen auf einer Stirnseite der ersten Walze und ein zweiter Kragen auf derjenigen Stirnseite der zweiten Walze angebracht ist, die der einen Stirnseite der ersten Walze entgegengesetzt ist, und dass zu verarbeitendes Material dem Walzenspalt mittels einer Dosierschneckenanordnung zugeführt wird, die eine Stopfschnecke aufweist, welche kurz vor dem Walzenspalt endet und im Bereich der Walzen von einer Schneckenkammer umhüllt ist, welche aus einer Betriebsstellung in einer zu den Drehachsen der Walzen parallelen Richtung mitsamt der Stopfschnecke in eine seitlich zum Walzenspalt versetzte Wartungsposition verlagerbar ist.
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Erfindungsgemäß weist somit jede Walze eines Walzenpaares nur einen einzigen Kragen auf, wobei die eine Walze den Kragen auf einer Stirnseite und die andere Walze den Kragen auf der gegenüberliegenden bzw. entgegengesetzten Stirnseite aufweist. Damit ist ohne ein Auffahren des Walzenspalts und ohne eine Demontage eines Kragens eine Demontage der Walzen äußerst einfach möglich, es braucht lediglich die Befestigung der Walze auf der zugehörigen Welle gelöst zu werden. Dies ist insbesondere dann von großem Vorteil, wenn eine Walzenpresse sich in einem Isolator befindet, wie es etwa in der pharmazeutischen Industrie häufig der Fall ist, denn jegliches Werkzeug muss in den Isolator eingeschleust werden und die komplette Handhabung innerhalb des Isolators muss mit Handschuhen erfolgen. Bei einer erfindungsgemäßen Walzenpresse kann diejenige Walze, deren Kragen sich ”vorne” befindet, d. h. auf der dem Monteur zugewandten Stirnseite der Walze, nach Lösen der Wellenbefestigung ohne Weiteres von der Welle abgezogen werden, woraufhin die zweite Kragenwalze des Walzenpaares ebenso ohne jede wechselseitige Behinderung demontiert werden kann.
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Die erfindungsgemäßen Vorteile ergeben sich unabhängig davon, ob der jeweils eine Kragen, der an jeder Walze eines Walzenpaares befestigt ist, einstückig mit der zugehörigen Walze ausgebildet ist oder ein separates Bauteil darstellt, das an der entsprechenden Stirnseite der Walze befestigt ist, z. B. mittels einer Reihe von Befestigungsschrauben oder durch Schweißen etc..
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Das genaue Maß des radialen Überstands jedes Kragens über die Arbeitsfläche der zugehörigen Walze hängt vom jeweiligen Einsatzzweck und auch vom Walzendurchmesser ab. Bei Walzenpressen, auch als Walzenverdichter bezeichnet, wie sie etwa in der pharmazeutischen Industrie zum Einsatz gelangen, ist zur guten stirnseitigen Abdichtung eine Überdeckung des Walzenspalts von ca. 10 mm erforderlich. Demgemäss steht vorzugsweise jeder Kragen ca. 10 mm radial über die Arbeitsfläche der zugehörigen Walze hervor.
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Zur sicheren und einfach lösbaren Befestigung jeder Walze auf der sie lagernden Welle ist bei bevorzugten Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Walzenpresse jede Walze mittels eines Druckdeckels axial auf der die Walze drehbar lagernden Welle verspannt, wobei der Außenrand der der Walze zugewandten Seite des Druckdeckels durch eine statische Lippendichtung gebildet ist. Eine solche statische Lippendichtung vermeidet die Bildung eines kleinen Spaltes, wie er beim Einsatz eines herkömmlich verwendeten O-Rings auftritt, und schafft somit eine totraumfreie Abdichtung zwischen dem äußeren Umfang des Druckdeckels und der Stirnseite der Walze, an der der Druckdeckel anliegt. Eine Reinigung einer solchermaßen ausgeführten Walzenpresse ist besser möglich, da sich in dem nicht mehr vorhandenen Spalt keine Materialrückstände absetzen können. Die soeben beschriebene, einen Druckdeckel mit statischer Lippendichtung verwendende Befestigung einer Walze auf ihrer Welle ist aufgrund ihrer einfachen Montage und Demontage besonders vorteilhaft im Zusammenspiel mit der zuvor beschriebenen Ausgestaltung der Kragenwalzen einer Walzenpresse, kann jedoch auch unabhängig von einer solchen Ausgestaltung zum Einsatz kommen, d. h. bei einer Walzenpresse mit herkömmlich ausgeführter Kragenwalze (beide Kragen an ein und derselben Walze) und auch an Walzenpressen ohne Kragenwalze.
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Bei Walzenpressen der beschriebenen Art erfolgt die Beschickung der Walzen bzw. des Walzenspalts in der Regel durch Gravitationswirkung oder zwangsgeführt mittels einer oder mehrerer Schnecken, auch Stopfschnecken genannt. Eine solche Stopfschnecke endet im Normalfall kurz vor dem Walzenspalt und ist im Bereich der Walzen von einer sogenannten Schneckenkammer umhüllt, durch die die Stopfschnecke das zu verarbeitende Material zum Walzenspalt drückt. Zur Verbesserung der Demontierbarkeit und insbesondere zur Reduzierung des während einer Demontage benötigten Raumbedarfs ist bei der erfindungsgemäßen Walzenpresse die Schneckenkammer aus einer Betriebsstellung in einer zu den Drehachsen der Walzen parallelen Richtung mitsamt der Stopfschnecke in eine seitlich zum Walzenspalt versetzte Wartungsposition verlagerbar. Durch diese konstruktive Maßnahme ist auch bei der Demontage der Walzenpresse kein zusätzlicher Raumbedarf oberhalb der Walzenpresse erforderlich, d. h. die Bauhöhe der Walzenpresse kann klein gehalten werden. Auch dies ist insbesondere dann von besonderem Vorteil, wenn die Walzenpresse in einem Isolator angeordnet ist.
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Vorzugsweise kann in der Wartungsposition die Stopfschnecke axial nach unten aus der Schneckenkammer herausgezogen werden. Dies ist auch in einem Isolator und unter Verwendung von Handschuhen einfach und platzsparend möglich.
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Die oben beschriebene Verlagerung der Schneckenkammer aus der Betriebsstellung in die seitlich zum Walzenspalt versetzte Wartungsposition wird vorzugsweise dadurch ermöglicht, dass die Schneckenkammer in ihrer Betriebsstellung in einer feststehenden, zur Wartungsposition hin offenen Halterung aufgenommen ist. Um die Schneckenkammer in ihrer Betriebsstellung festzulegen, verschließt im Betrieb vorzugsweise eine abnehmbar, näherungsweise herzförmige Druckplatte die zur Wartungsposition hin offene Seite der Halterung. Die Halterung kann dabei so ausgestaltet sein, dass auch auf ihrer anderen Stirnseite eine solche abnehmbare, näherungsweise herzförmige Druckplatte vorhanden ist, wobei zur Verlagerung der Schneckenkammer aus der Betriebsstellung in die Wartungsposition jedoch nur eine dieser Druckplatten gelöst zu werden braucht.
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Beim Durchlauf des zu verarbeitenden, pulverförmigen Materials durch die Walzenpresse und insbesondere durch den Walzenspalt kommt es aufgrund der Verdichtung zu einer Temperaturerhöhung aufgrund von Reibungseffekten. Zur Verminderung oder Begrenzung dieser Temperaturerhöhung sind die Druckplatte oder die Druckplatten und/oder die Halterung vorzugsweise flüssigkeitsgekühlt. Auf diese Weise werden temperaturempfindliche Produkte beim Durchlauf durch die Walzenpresse nicht geschädigt.
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Die erfindungsgemäße Walzenpresse mit einer Schneckenkammer, die aus einer Betriebsstellung in einer zu den Drehachsen der Walzen parallelen Richtung mitsamt der Stopfschnecke in eine seitlich zum Walzenspalt versetzte Wartungsposition verlagerbar ist, weist zwar im Sinne einer einfacheren Demontierbarkeit und verbesserten Reinigungsmöglichkeit vorzugsweise auch die zuvor diskutierten Merkmale einseitiger Kragenwalzen und/oder Druckdeckel mit statischer Lippendichtung auf, kann aber ebenso auch ohne diese Merkmale zum Einsatz kommen und behält ihre Vorteile hinsichtlich kompakter Bauweise und guter Demontierbarkeit unter beengten Bedingungen.
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Ein derzeit bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Walzenpresse wird im Folgenden anhand der beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert, in denen:
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1 eine Vorderansicht einer erfindungsgemäßen Walzenpresse mit Dosierschneckenanordnung ist,
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2 eine um 90° gedrehte, teilweise auseinandergezogen dargestellte, Seitenansicht der Vorrichtung aus 1 ist,
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3 eine Draufsicht auf die Walzenpresse aus 1 ohne Dosierschneckenanordnung und in teilweise demontiertem Zustand zeigt, und
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4 eine räumliche, teilweise auseinandergezogene Darstellung auf die Vorrichtung aus 1 von schräg oben ist.
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In den 1 und 2 ist in zwei verschiedenen seitlichen Ansichten eine allgemein mit 10 bezeichnete Walzenpresse zur Verwendung als Kompaktor® beispielsweise in der pharmazeutischen Industrie dargestellt. Die Walzenpresse 10 weist eine erste Walze 12 und eine zweite Walze 14 auf, die jeweils eine zylindrische Arbeitsfläche 12a und 14a haben und auf einer zugehörigen, ihrem Drehantrieb dienenden Welle 13, 15 (siehe 3) befestigt sind. Die beiden Antriebswellen 13, 15 legen zueinander parallele Drehachsen 13a, 15a fest, um die sich die Walzen 12, 14 im Betrieb gegenläufig drehen.
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Zwischen sich bilden die beiden Walzen 12, 14 im Bereich ihrer Arbeitsflächen 12a, 14a einen Walzenspalt 16 (siehe 4), dem mittels einer Dosierschneckenanordnung 18 zu verarbeitendes, pulverförmiges Material zugeführt werden kann, um es zu granulieren.
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Die Dosierschneckenanordnung 18 umfasst eine Stopfschnecke 20, die in einer Aufnahme 22 drehbar gehalten ist und sich durch ein Schneckenrohr 24 und eine Aufnahmeplatte 26 in eine Schneckenkammer 28 erstreckt, die über dem Walzenspalt 16 angeordnet ist und bis in den Bereich zwischen die beiden Walzen 12, 14 reicht. Aus der Schneckenkammer 28 ragt die Stopfschnecke 20 nach unten heraus und endet unmittelbar oberhalb des Walzenspalts 16.
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Ein zur Dosierschneckenanordnung 18 gehörender Antriebsmotor 30 ist mit seiner Haupterstreckung rechtwinklig zur Stopfschnecke 20 angeordnet, um die Bauhöhe der Walzenpresse 10 zu minimieren. Ein mit dem Antriebsmotor 30 verblocktes Umlenkgetriebe 32 überträgt die Antriebskraft des Motors 30 auf das in der Aufnahme 22 befindliche, obere Ende der Stopfschnecke 20, um Letztere drehanzutreiben.
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In der Schneckenkammer 28 wird das zugeführte, pulverförmige Material verdichtet und anschließend – nach Austritt aus der Schneckenkammer 28 – dem Walzenspalt 16 zwangszugeführt. Beim Durchlaufen des Walzenspalts 16 wird durch weitere Verdichtung des zugeführten Materials eine sogenannte Schülpe gebildet, die unten aus dem Walzenspalt 16 herausfällt und von einem hier nicht gezeigten Förderband oder ähnlichem abtransportiert wird. Aus der Schülpe lässt sich einfach ein Granulat gewünschter Größe zur weiteren Verarbeitung herstellen, beispielsweise zur Tablettierung.
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Aus der vorstehenden Funktionsbeschreibung ist ohne Weiteres verständlich, dass der Walzenspalt 16 stirnseitig gut abgedichtet sein muss, um ein stirnseitiges Austreten von zu verarbeitendem Material zu verhindern. Aus diesem Grund sind die beiden Walzen 12, 14 als sogenannte Kragenwalzen ausgeführt, wobei die erste Walze 12 einen ersten Kragen 34 (siehe 3) auf ihrer einen Stirnseite 36 aufweist, die in 1 dem Betrachter zugewandt ist. Die zweite Walze 14 weist einen zweiten Kragen 38 auf ihrer Stirnseite 40 auf, die der Stirnseite 36 der ersten Walze 12 entgegengesetzt und damit in 1 vom Betrachter abgewandt ist (siehe 3). Jeder Kragen 34, 38 ragt radial so weit über den Walzendurchmesser D der zugehörigen Walze 12 bzw. 14 hervor, dass er den Walzenspalt 16 sowie einen sich ein- und auslaufseitig unmittelbar daran anschließenden Bereich zwischen den Arbeitsflächen 12a, 14a stirnseitig abdeckt bzw. überlappt. Die Kragen 34 und 38 können einstückig mit der zugehörigen Walze 12, 14 ausgebildet sein oder separate Bauteile darstellen, die an der jeweiligen Stirnseite 36, 40 der Walze 12, 14 z. B. mittels Befestigungsschrauben angebracht sind. Der radiale Überstand beträgt im gezeigten Ausführungsbeispiel etwa 10 mm.
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Um die Schneckenkammer 28 in ihrer Betriebsstellung etwas oberhalb des Walzenspalts 16 festzulegen, ist die Schneckenkammer 28 in einer Halterung 42 aufgenommen, deren offene Stirnseiten durch jeweils eine abnehmbare, näherungsweise herzförmige Druckplatte 44, 46 verschließbar ist. Wie dargestellt, sind die beiden Druckplatten 44 und 46 mittels je zwei Schrauben 47, 48 an der Halterung 42 befestigbar und decken stirnseitig den gesamten Einlaufbereich zwischen den beiden Walzen 12, 14, den Bereich des Walzenspalts 16 und zusätzlich mittels eines Fortsatzes 50 einen Teil des nach dem Walzenspalt 16 angeordneten Auslaufs ab. Insgesamt bildet im Betrieb der Verbund aus der Schneckenkammer 28, der Halterung 42, den Druckplatten 44, 46 und der Aufnahmeplatte 26 eine stabile Baugruppe, die den im Betrieb auftretenden Kräften gut standzuhalten vermag. Zur Begrenzung der im Bereich dieser Einheit auftretenden Temperatur können die Druckplatten 44 und 46 flüssigkeitsgekühlt sein und hierzu einen oder mehrere Hohlräume (nicht gezeigt) aufweisen, durch die im Betrieb eine Kühlflüssigkeit zirkuliert.
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Im Folgenden wird eine Demontage der Walzenpresse 10 zu Wartungs- oder Reinigungszwecken genauer beschrieben. Jede Walze 12, 14 ist mittels eines Druckdeckels 52, 54 (siehe insbesondere 1 und 3) auf einem Abtriebsstummel 56 der Welle 13 bzw. 15 befestigt. Jeder Druckdeckel 52, 54 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel mittels dreier Schrauben 58 (siehe 3) auf dem zugehörigen Abtriebsstummel 56 festgeschraubt und verspannt die zugehörige Walze 12 bzw. 14 axial auf der Welle 13 bzw. 15. Zur Abdichtung zwischen dem Druckdeckel 52 bzw. 54 und der ihm zugewandten Stirnseite jeder Walze 12 bzw. 14 ist der Außenrand der der Walze zugewandten Seite des Druckdeckels 52 bzw. 54 durch eine statische Lippendichtung 60 gebildet (siehe 3). Diese Lippendichtung 60 ermöglicht eine spaltfreie und damit totraumfreie Abdichtung zwischen dem Druckdeckel 52 bzw. 54 und der Stirnseite der zugehörigen Walze 12 bzw. 14, die Produktablagerungen in diesem Bereich verhindert und gut zu reinigen ist.
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Zur Demontage der Walzenpresse 10 werden zunächst die Schrauben 47, 48 der Druckplatte 44 gelöst und Letztere wird abgenommen. Sodann kann aufgrund der nun vorne offenen Halterung 42 die Schneckenkammer 28 einschließlich der sich in ihr befindenden Stopfschnecke 20 zusammen mit der Aufnahmeplatte 26 nach vorne aus der Betriebsstellung heraus in eine Wartungsposition verlagert werden (siehe in 2 den Pfeil 1.), die sich seitlich neben dem Walzenspalt 16 befindet und in 2 dargestellt ist. In dieser Wartungsposition kann die Stopfschnecke 20 ohne Zuhilfenahme von Werkzeug nach unten aus der Schneckenkammer 28 herausgezogen werden (siehe in 2 den Pfeil 2.), so dass keine zusätzliche Bauhöhe erforderlich ist, denn die Stopfschnecke 20 ist durch eine Art von Bajonettverschluss axial verriegelt, der werkzeugfrei durch eine geringe Drehung der Stopfschnecke gelöst werden kann.
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Schließlich kann nach Lösen der drei Schrauben 58 der die erste Walze 12 haltende Druckdeckel 52 entfernt und die Walze 12 vom Abtriebsstummel 56 nach vorne abgezogen werden. Analog wird mit dem Druckdeckel 54 und der zweiten Walze 14 vorgegangen. Man sieht, dass aufgrund der nur einseitig an jeder Walze 12, 14 angeordneten Kragen 34, 38 eine wechselseitige Behinderung der Kragen 34, 38 unterbleibt.
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Ein Zusammenbau der Walzenpresse 10 erfolgt ebenso einfach auf umgekehrte Weise.
