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TECHNISCHES
GEBIET
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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Behältnisse wie Hartgelatine-Kapseln, Blister, Fläschchen
oder vergleichbare Gefäße mit pulvrigem Füllgut befüllt werden
können.
Solche Füllgüter können Lebensmittel,
Genussmittel wie beispielsweise Kaffeepulver, Kakaopulver und dergleichen
mehr sein; das Füllgut
kann aber auch ein Arzneimittel und insbesondere dann sehr kleine,
oftmals nicht fließfähige pulverisierte
Teilchen enthalten oder nur aus solchen kleinen Teilchen bestehen.
Insbesondere im letzteren Fall wird ihre Handhabbarkeit schwierig,
so dass das Befüllen
von Behältnissen
mit derartigen Pulvern technologisch schwierig ist.
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Aufgrund
der Zunahme von Atemwegs- und Lungenerkrankungen gewinnen inhalative
Darreichungsformen zur Therapie dieser Krankheiten immer mehr an
Bedeutung. Die pulmonale Gabe entsprechender Arzneimittel ist – neben
Injektion oder Infusion – eine
Alternative für
zahlreiche Arzneistoffe, die nicht peroral verabreicht werden können, weil
beispielsweise die Arzneimittel im Magen-Darm-Trakt zerstört würden oder weil sie eine mangelhafte Bio-Verfügbarkeit
besitzen. Arzneimittel in Form von Pulver, das durch Inhalation
eingenommen wird, besitzt eine gute Wirkstoffstabilität, lässt sich
aber aufgrund der sehr geringen Größe der Wirkstoffpartikel schwierig
verarbeiten. Die geringe Wirkstoffgröße von oftmals kleiner 5 Mikrometer
ist erforderlich, damit die Wirkstoffe bis an den gewünschten
Zielort, an die Lungenbläschen,
gelangen können.
Pulver-Inhalatoren mit einzeln verpackten Dosen werden wegen ihrer
guten Stabilität
und hohen Dosiergenauigkeit bevorzugt angewendet.
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STAND DER
TECHNIK
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Aus
der
DE 100 46127 A1 ist
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Verfüllen von mikronisiertem Pulver
bekannt. Die Vorrichtung besitzt eine das Pulver vorrätig haltende
Kammer und eine aus dieser Kammer mit Pulver zu beschickende, rotierbar
antreibbare Dosierwalze. Die Dosierwalze besitzt Dosieraussparungen
in ihrem äußeren Rohrmantel. Zum
Befüllen
einer solchen Dosieraussparung, die eine Dosierkammer darstellt,
wird Pulver aus der Vorratskammer in diese Dosierkammer hineingesaugt. Vor
dem Hineinsaugen wird das Pulver oberhalb der Dosierkammer mittels
eines in das Pulver eintauchenden Stempels verdichtet. Das Verdichten
soll eine reproduzierbar gleiche Mengenverteilung des Pulvers oberhalb
der Dosierkammer schaffen. Die in der Vorratskammer erforderlichen
gleichen Pulververhältnisse
werden zusätzlich
durch zwei in dem Vorratsbehälter
hin und her bewegbare Egalisierer versucht zu erreichen. Ein an
der Oberfläche
des in der Vorratskammer vorhandenen Pulvers hin und her bewegbarer
Schieber hilft, die Höhe
des Pulvers in der Pulverkammer konstant zu halten. Ein in dem Pulver
eingetauchter zweiter Schieber wird in dem Pulver hin und her bewegt,
um eine vor dem Eintauchen des Stempels ungleich starke Verdichtung
des Pulvers innerhalb des Pulverbettes zunichte zu machen und damit
das Pulver insgesamt und damit auch tiefenmäßig zu egalisieren. Während des
Einsaugens des Pulvers in eine jeweils bereitstehende Dosierkammer
befinden sich die beiden Schieber in Ruhe. Die bei diesem Dosierprinzip
erfolgende Verdichtung des pulvrigen Füllguts verschlechtert die Inhalierbarkeit
des aus solchem Füllgut
bestehenden Arzneimittels. Auch lässt sich eine Beschädigung der Partikelstruktur
des pulvrigen Füllguts
nicht in jedem Falle ausschließen.
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Ein
Problem bei der Dosierung stellt die Agglomerationseigenschaft von
bestimmtem pulvrigen Füllgut
dar. Solche Agglomerationen können
durch Einwirken von Scherkräften
zerstört
werden. Bekanntermaßen
werden dazu Luftdüsen
mit einer hohen Luftdruckverteilung eingesetzt. Auch Ultraschall-Sonoren und schnell über Dosierwalzen
sich rotierend bewegende Rührer
sind bekannt. Von Nachteil ist die dabei entstehende starke Staubentwicklung,
die insbesondere in einer Reinraum-Umgebung absolut störend ist.
Nachteilig ist auch die zur Steuerung der Luftdüsen oder Ultraschall-Sonoren erforderliche
Elektronik. Auch der durch sie bewirkte Wärmeeintrag in das Produkt hinein
ist unerwünscht. Schließlich besteht
auch die Gefahr der Entmischung bei Mehrkomponenten-Gemischen.
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DARSTELLUNG
DER ERFINDUNG
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Ausgehend
von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die
Aufgabe zugrunde, eine schonende und exakte Dosierung von pulvrigem
Füllgut
zu ermöglichen.
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Diese
Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Sinnvolle
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich daran anschließenden weiteren
Ansprüchen.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
ermöglicht
ein volumetrisches Dosieren auch von Kleinstmengen von Pulver. Das
Pulver kann dabei auch aus sehr kleinen Pulverpartikeln bestehen
oder solche enthalten. Dies wird dadurch erreicht, dass das in dem
Materialspeicher vorhandene Rührwerkzeug derart
flexibel ausgebildet ist beziehungsweise aus flexiblem Material
besteht, dass es das Füllgut
in die jeweils bereitstehende Dosierkammer hineinstreichen kann.
Bei pulvrigem Füllgut,
das agglomeriert ist, macht man sich bei diesem Einstreichvorgang
die leichte Verformbarkeit solcher Agglomerate zu Nutze. Die Flexibilität des Rührwerkzeugs
begrenzt die auf das pulvrige Füllgut
einwirkenden Verformungskräfte.
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Das
Rührwerkzeug
beziehungsweise Teile desselben können aus Silikonmembranen mit
einer Stärke
von etwa 0,5 mm (Millimeter) bis 3,0 mm bestehen.
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Mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird erreicht, dass das pulvrige Füllgut nur durch geringe Energieeintragung
belastet wird. Die im Stand der Technik bekannten Nachteile, wie
Beschädigung
der Füllgutpartikel, übermäßige Staubentwicklung,
Erwärmung
und Entmischung des Füllguts,
werden vermieden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung erfordert dabei
keine aufwändige
zusätzliche
elektronische Ausrüstung,
wie sie beispielsweise beim Einsatz von Ultraschall-Generatoren erforderlich
ist. Außerdem kann
das bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum
Einsatz kommende spezielle Rührwerkzeug
einfach in vorhandene Dosiersysteme – auch nachträglich – integriert
werden.
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Die
bei dem Einstreichvorgang erfolgende leichte Verdichtung des pulvrigen
Füllgutes
kann durch entsprechend unterschiedliche Flexibilitätseigenschaften
des Rührwerkzeuges
beeinflusst werden. Dieser leichte Verdichtungseffekt bietet Vorteile, wenn
beispielsweise pulvriges Füllgut
mit sehr geringer Dichte in vergleichsweise kleinvolumige Dosierkammer
hineingefüllt
werden soll. Solche sehr kleinen Dosierkammern werden beispielsweise
beim Befüllen
von Blisternäpfen
benötigt.
Darüber
hinaus kann durch unterschiedlich flexibles Material des Rührwerkzeuges
bei in ihrem Volumen konstant großen Dosierkammern durch eine
unterschiedliche Verdichtung des pulvrigen Füllguts dennoch eine mengenmäßig variable
Dosierung erzielt werden.
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Das
Rührwerkzeug
kann zumindest einen flexiblen Schieber besitzen, der rotativ oder
linear durch das Füllgut
hindurch bewegbar angetrieben werden kann. Es ist auch möglich, Schieber
und Dosierkammer relativ zueinander zu bewegen.
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Nach
verschiedenen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
kann das Rührwerkzeug
eine Rotationsachse besitzen, die parallel zur Achse einer mehrere
Dosierkammern aufweisenden Dosierwalze angeordnet ist. An dieser
Rotationsachse des Rührwerkzeuges
kann zumindest ein Flügel
als eine Art Schieber vorhanden sein. In dem Flügel können Fehlbereiche vorhanden
sein, die allerdings nicht in demjenigen Kragrandbereich des Flügels vorhanden
sind, der vor die Mündung
einer Dosierkammer bringbar ist. Vor die Mündung einer Dosierkammer müssen nämlich Bereiche
des Flügels bewegbar
sein, damit der Flügel
in die Dosierkammer Füllgut
hineinschieben kann. Bei einem Fehlbereich im Rand des Flügels wäre dieses
Hineinschieben nicht möglich.
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Nach
einem anderen in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel
können
an der Rotationsachse des Rührwerkzeuges
zumindest eine, vorzugsweise mehrere Taumelscheiben angebracht sein.
Die Rotationsachse des Rührwerkzeuges
kann auch als Schnecke ausgebildet sein.
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Die
Rotationsachse des Rührwerkzeuges kann
unterschiedlich schnell und/oder auch in wechselnden Rotationsrichtungen
angetrieben werden.
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Das
Rührwerkzeug
kann nach einer anderen Ausführungsform
der Erfindung auch an einer parallel zur Achse der Dosierwalze ausgerichteten
Halterung aufgehängt
sein.
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Es
ist auch möglich,
ein Rührwerkzeug
mit zumindest zwei Schiebern zu verwenden, die mit zueinander unterschiedlichem
Abstand über
die zu befüllenden
Dosierkammern entweder in einer Richtung oder in entgegengesetzten
Richtungen hin und her bewegbar sind. Einer der beiden Schieber
kann zum Auflockern des Füllgutbettes
innerhalb des Materialspeichers dienen, während der andere Schieber zum Hineinstreichen
von Füllgut
in die jeweils bereitstehenden Dosierkammern verwendet wird.
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Weitere
Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung sind den in den Ansprüchen ferner
aufgeführten
Merkmalen sowie den in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen
zu entnehmen.
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KURZE BESCHREIBUNG
DER ZEICHNUNG
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Die
Erfindung wird im Folgenden anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele näher beschrieben
und erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Querschnitt durch eine Dosierwalze mit einem rotierbaren Rührwerkzeug
in einem pulvriges Füllgut
vorrätig
haltenden Materialspeicher,
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2a eine
Darstellung ähnlich
der von 1, mit einem im Füllgut des
Materialspeichers hängenden
Rührwerkzeug,
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2b eine
weitere Ausführungsform
des in 2a dargestellten hängenden
Rührwerkzeugs,
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3 ein
rotierendes Rührwerkzeug
mit auf seiner Rotationsachse angeordneten mehreren Taumelscheiben,
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4 ein
Rührwerkzeug
mit zwei nebeneinander angeordneten Rührschnecken,
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5 eine
Darstellung eines über
einer Dosierwalze rotierbaren Rührwerkzeugs
mit zwei vollflächigen
Flügeln
der in 1 dargestellten Art,
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6 eine
Darstellung ähnlich
der von 5, mit Fehlbereichen innerhalb
der beiden Flügel des
Rührwerkzeugs,
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7 eine
Darstellung ähnlich
der 5 und 6 mit Randfehlbereichen in den
beiden Flügeln
des Rührwerkzeugs,
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8 ein
Rührwerkzeug
mit zwei Schiebern, von denen in Bewegungsrichtung der jeweils vordere Schieber
gegenüber
dem anderen Schieber vorläuft und
zusätzlich
höher als
der nachlaufende Schieber über
der jeweiligen Dosierkammer vorhanden ist, wobei ein solches Rührwerkzeug
längs der
Dosierwalze in einer ersten Richtung bewegbar ist,
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9 eine
Darstellung ähnlich
der von 8, bei der das Rührwerkzeug
in, bezogen auf 8, entgegengesetzter Richtung
bewegbar ist.
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WEGE ZUM AUSFÜHREN DER
ERFINDUNG
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In 1 ist
eine Abfüllvorrichtung 10 ausschnittsweise
im Querschnitt dargestellt. Diese Abfüllvorrichtung 10 besitzt
eine Dosierwalze 12, die um eine Rotationsachse 14 in
Rotationsrichtung 16 rotierbar angetrieben wird. In der
Dosierwalze 12 sind parallel zu ihrer Rotationsachse 14 umfangsmäßig mehrere
Dosierkammern angeordnet, von denen eine Dosierkammer 18 erkennbar
ist.
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Oberhalb
der Dosierwalze 12 ist ein Materialspeicher 20 mit
pulvrigem Füllgut 22 positioniert.
Das pulvrige Füllgut 22 wird
aus dem Materialspeicher 20 heraus in die Dosierkammer 18 hineingefüllt.
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Zum
Befüllen
der Dosierkammer 18 mit pulvrigem Füllgut 22 ist in dem
Materialspeicher 20 ein um seine Rotationsachse 24,
die parallel zur Rotationsachse 14 der Dosierwalze 12 angeordnet
ist, in Rotationsrichtung 26 rotierbares Rührwerkzeug 30 vorhanden.
Die Rotationsrichtung 26 des Rührwerkzeuges 30 ist,
ebenso wie die Rotationsrichtung 16 der Dosierwalze 12,
im Gegenuhrzeigersinn ausgerichtet.
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Das
Rührwerkzeug 30,
das in 5 perspektivisch dargestellt ist, besitzt zwei
Flügel 32, 34, die
von der Rotationsachse 24 in entgegengesetzte Richtungen
auskragen. Die Flügel 32, 34 bestehen aus
flexiblem Material, das im vorliegenden Beispielsfall jeweils eine
Silikonmembrane ist.
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Das
Rührwerkzeug 30 ist
so oberhalb der Dosierwalze 12 beziehungsweise deren Dosierkammer 18 positioniert,
dass jeweils ein Flügel,
wie in 1 der Flügel 34,
auf der Oberfläche
der Dosierkammer 18 aufliegt und bei der Rotationsbewegung sowohl
der Dosierwalze 12 als auch des Rührwerkzeugs 30 pulvriges
Füllgut 22 aus
dem Materialspeicher 20 heraus und in die Dosierkammer 18 hinein streicht.
Die beiden Flügel 32, 34 kommen
abwechselnd zum Einsatz und werden damit abwechselnd benutzt, um
pulvriges Füllgut 22 in
die Dosierkammern 18 hinein zu streichen. Die in 5 dargestellten
mehreren Dosierkammern 18 werden von jeweils einem der
Flügel 32, 34 gemeinsam
mit pulvrigem Füllgut 22 befüllt.
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In 2a ist
eine Abfüllvorrichtung 10.2a dargestellt,
bei der an einer stabförmigen
Halterung 36, die parallel zur Rotationsachse 14 der
Dosierwalze 12 innerhalb des Materialspeichers 20 angeordnet ist,
ein flexibler Flügel 38 angehängt ist.
Dieser Flügel 38 liegt, ähnlich wie
es in 1 mit dem Flügel 34 dargestellt
ist, mit seinem Ende auf der Dosierwalze 12 auf. Bei dieser
Abfüllvorrichtung 10.2a rotiert
nur die Dosierwalze 12 in Rotationsrichtung 16.
Der Flügel 38 ist
in Ruhe und wird nicht rotativ angetrieben. Auch bei dieser Relativbewegung
zwischen dem Flügel 38 und
der Dosierwalze 12 wird pulvriges Füllgut 22 aus dem Materialspeicher 20 in
die in der Dosierwalze 12 vorhandenen Dosierkammern 18 hineingestrichen.
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Die
in 2b dargestellte Abfüllvorrichtung 10.2b unterscheidet
sich von der Vorrichtung 10.2a dahingehend, dass ein Flügel 38.2 nicht
direkt an der stabförmigen
Halterung 36 sondern indirekt über eine an der stabförmigen Halterung 36 befestigte,
in sich steife Kragwand 40 befestigt ist. Je nach Kraglänge dieser
Kragwand 40 ändert
sich die Flexibilitätseigenschaft
des jeweiligen Flügels 38.2,
und zwar bei unveränderten
Materialeigenschaften des Flügels 38.2.
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Das
in 3 dargestellte Rührwerkzeug 30.3 besitzt
an seiner Rotationsachse 24 mit gegenseitigem Abstand angeordnete
Taumelscheiben 44. Diese Taumelscheiben 44 sind
durchgezogen und in einer dazu um 180 Grad gedrehten Stellung strichpunktiert
dargestellt. Man erkennt, dass auch durch diese Taumelscheiben 44 Füllgut parallel
zur Rotationsachse 24 verschoben und damit in Dosierkammern 18 hineingestrichen
werden kann.
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Eine
solche horizontale Verschiebung ist gemäß 4 mit einem
Rührwerkzeug 30.4 ebenfalls möglich, das
als Schnecke 46 beziehungsweise in Form von zwei mit ihren
Rotationsachsen 24 parallel nebeneinander angeordneten
Schnecken 46 ausgebildet ist. Mit diesem Doppel-Schneckenrührwerk 30.4 können zwei
Reihen von nebeneinander angeordneten Dosierkammern 18 gleichzeitig
befüllt
werden. Um nicht alles pulvrige Füllgut durch die beiden Schnecken 46 in
einer axialen Richtung gleichzeitig zu verschieben, werden die beiden
Schnecken 46 in unterschiedlichen Rotationsrichtungen 26, 26.4 angetrieben.
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Im
Unterschied zu dem in 5 dargestellten Rührwerkzeug 30,
das im Zusammenhang mit 1 erwähnt ist, besitzt das Rührwerkzeug 30.6 der 6 in
seinen beiden Flügeln 32, 34 jeweils
Löcher 48.
Die Löcher 48 bewirken,
dass durch dieses Rührwerkzeug 30.6 im
Verhältnis
zum Rührwerkzeug 30 weniger
Füllgut
in dem Materialspeicher 20 herumgeschaufelt wird.
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Bei
dem in 7 dargestellten Rührwerkzeug 30.7 sind
in den beiden Flügeln 32, 34 Randfehlbereiche 50 vorhanden.
Die Randfehlbereiche 50 sind so angeordnet, dass die zwischen
benachbarten Randfehlbereichen 50 vorhandene mutige Fluchtlinie 52 mit
dem Mittelpunkt 54 der jeweiligen Mündung 56 einer Dosierkammer 18 fluchtet.
Mit ihren Randfehlbereichen 50 kommt das Rührwerkzeug 30.7 damit nicht
in den Bereich der Dosierkammern 18. Das Einstreichen von
pulvrigem Füllgut
mittels des Rührwerkzeugs 30.7 erfolgt
also mit denjenigen Bereichen der beiden Flügel 32, 34,
die jeweils zwischen den Randfehlbereichen 50 vorhanden
sind. Auch mit dem Rührwerkzeug 30.7 wird, ähnlich wie
mit dem Rührwerkzeug 30.6,
im Vergleich zum Rührwerkzeug 30 vergleichsweise
weniger pulvriges Füllgut 22 in dem
Materialspeicher herumgeschaufelt.
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Bei
der in 8 und 9 dargestellten ausschnittsweisen
Seitendarstellung lässt
sich ein Rührwerkzeug 60 in
zur Längsrichtung
der Dosierwalze 12 parallelen Richtung, und zwar in eine
erste Bewegungsrichtung 62 (8) und in
der dazu Gegenrichtung, in der zweiten Bewegungsrichtung 64 , hin
und her bewegen. Das Rührwerkzeug 60 besitzt einen
ersten und zweiten Schieber 66, 68 . Der in die Richtung 62 vorlaufende
erste Schieber 66 ist in einem Abstand 70 oberhalb
der Dosierwalze 12 und damit oberhalb ihrer Dosierkammern 18 positioniert. Aufgrund
dieses Abstandes 70 kann der erste Schieber 66 nicht
zum Befüllen
der Dosierkammern 18 sondern nur zum Auflockern und zum
Auflösen
von Agglomeraten im pulvrigen Füllgut 22 verwendet werden.
Das Einstreichen erfolgt mit dem zum ersten Schieber 66 in
Bewegungsrichtung 62 nachfolgenden zweiten Schieber 68.
Bei der Bewegung des Rührwerkzeugs 60 in
der ersten Bewegungsrichtung 62 wird also mittels des zweiten
Schiebers 68 Füllgut 22 nacheinander
in die einzelnen Dosierkammern 18 hineingestrichen.
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Bei
der entgegengesetzten Bewegung des Rührwerkzeugs 60, die
in 9 dargestellt ist, wird der zweite Schieber 68 angehoben,
bis er über
der Dosierkammer 18 den Abstand 70 eingenommen hat.
Dieser zweite Schieber 68 wird nämlich bei der Bewegung in Richtung 64 zum
vorauseilenden Schieber. Der nachlaufende Schieber ist nunmehr der
erste Schieber 66, der auf die Oberfläche der Dosierwalze 12 abgesenkt
wird. Die Situation des Rührwerkzeugs 60 gemäß 8 und 9 entspricht sich
mit dem Unterschied, dass unterschiedliche Schieber jeweils auf
die Dosierwalze 12 abgesenkt beziehungsweise im Abstand 70 zu
derselben angeordnet sind.
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Im
vorliegenden Beispielsfall sind die Schieber 66, 68 flexibel
ausgebildet beziehungsweise bestehen aus flexiblem Material, denn
abwechselnd müssen
beide Schieber jeweils einmal zum Hineinstreichen von Füllgut 22 in
die Dosierkammern 18 verwendet werden.