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Die Erfindung betrifft eine Kapselfülleinrichtung für die Befüllung von Kapseln insbesondere mit Pulverprodukten gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Für die Befüllung von Kapseln mit Pulverprodukten, also beispielsweise Pulver, Granulat, Pellets oder dgl. in Form von Medikamenten, Nahrungsergänzungsmitteln oder dgl. werden Kapselfüllanlagen eingesetzt, wie sie beispielsweise aus dem Dokument
DE 20 2011 108 334 U1 bekannt sind. Teil der dort beschriebenen Kapselfülleinrichtung ist eine Dosierscheibe, in der Dosieröffnungen ausgebildet sind. Die Dosieröffnungen haben ein definiertes Volumen. Das darin eingefüllte Pulverprodukt erfährt dadurch eine volumetrische Dosierung. An mehreren über den Umfang der Dosierscheibe verteilt platzierten Stopfpositionen werden Stopfstempel in die Dosieröffnungen abgesenkt, um in mehreren Schritten das darin befindliche Produkt zu kompaktieren. In einer weiteren Bearbeitungsposition, nämlich in einer Ausstoßposition werden die kompaktierten Pulverpresslinge mittels der Stopfstempel nach unten aus den Dosieröffnungen herausgedrückt, so dass sie in die darunter bereitgestellten geöffneten Kapseln fallen.
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Für den Vorgang des Stopfens bzw. des Kompaktierens ist ein Stopfring unterhalb der Dosierscheibe und konzentrisch zu deren Drehachse angeordnet. Der Stopfring ist in Form eines offenen Ringsegmentes, also in C-Form ausgebildet. In den Stopfpositionen dient er als Widerlager für die dort zum Einsatz kommenden Stopfstempel, um das Pulverprodukt beim Pressen in den Dosieröffnungen zu halten und dabei den gewünschten Pressdruck aufbauen zu können. Der offene Abschnitt des C-förmigen Ringsegmentes befindet sich im Bereich der Ausstoßposition, wo das zuvor dosierte und kompaktierte Pulverprodukt mittels der zugeordneten Stopfstempel in die offenen Kapselhälften hineingedrückt wird.
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Der Einsatz solcher Kapselfüllmaschinen unterliegt einer Reihe von Einschränkungen. Für eine korrekte Funktionsweise ist es erforderlich, dass sich beim Stopfen ein definierter Pressling ausbildet, welcher vollständig und ohne vorzeitig zu zerfallen bis zum Erreichen seiner Zielposition in der jeweiligen Dosieröffnung verbleibt, um dann in seiner Gesamtheit ausgestoßen zu werden und im offenen Kapselunterteil zu landen. Zahlreiche Pulverprodukte weisen jedoch nur eingeschränkte Haftkräfte zwischen den Pulverpartikeln auf, so dass kein ausreichend fester Pressling entsteht. Andere Pulverprodukte sind geradezu gegenteilig derart klebrig, dass deren Partikel nicht nur untereinander, sondern auch an den Maschinenoberflächen übermäßig haften. In all diesen Fällen besteht die unerwünschte Möglichkeit, dass sich Teile des Presslings nach dem Verlassen des stützenden Stopfringbereichs vorzeitig aus der Dosieröffnung lösen und deshalb nicht in die Kapsel gelangen. Seitens der Kapselproduktion entsteht ein entsprechender Ausschuss. Parallel dazu erfährt die Maschine eine entsprechende Verschmutzung durch ungezielt austretendes Pulver, was aufwändige Reinigungsmaßnahmen nach sich zieht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kapselfülleinrichtung derart weiterzubilden, dass eine größere Bandbreite von Produkten mit hoher Zuverlässigkeit dosiert und in Kapseln abgefüllt werden kann.
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Diese Aufgabe wird durch eine Kapselfülleinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Nach der Erfindung ist vorgesehen, dass der Stopfring abweichend vom Stand der Technik nicht als offenes, C-förmiges Ringsegment, sondern als umlaufender Ring ausgebildet ist, welcher im Bereich der mindestens einen Stopfposition eine geschlossene Oberfläche aufweist, und welcher im Bereich der Ausstoßposition mit zu den Dosieröffnungen korrespondierenden Durchlassöffnungen versehen ist. Dabei sorgt die geschlossene Oberfläche im Bereich der Stopfpositionen weiterhin für den erforderlichen Gegendruck beim Stopfen. Im Unterschied zum Stand der Technik führt die Ausbildung als geschlossener Ring aber auch zu einer Stützwirkung im Bereich der Ausstoßposition. Selbst solche Produktmengen, die einen nur eingeschränkten inneren Zusammenhalt aufweisen, werden von der Oberfläche des geschlossenen Stopfringes am vorzeitigen Herausfallen gehindert. Erst wenn die Dosieröffnungen in Überdeckung mit den zugehörigen Durchlassöffnungen gebracht sind, haben die genannten Produktmengen die Möglichkeit, nach unten aus den Dosieröffnungen auszutreten. Die dosierte Produktmenge gelangt unabhängig von ihrem tatsächlich vorhandenen inneren Zusammenhalt vollständig in die bereitgestellte Kapsel. Produktausschuss und Maschinenverschmutzung sind deutlich verringert. Insbesondere lassen sich nun auch solche Produkte dosieren und abfüllen, die entweder aufgrund geringer Hafteigenschaften keine festen Presslinge bilden, oder aber die aufgrund ihrer besonders hohen Hafteigenschaften nur sehr gering kompaktiert werden können. Es hat sich gezeigt, dass sogar Produkte ohne jegliche Kompaktierung wie beispielsweise Pellets oder dergleichen mit der erfindungsgemäßen Kapselfülleinrichtung abgemessen und abgefüllt werden können.
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In der hier angewandten Begriffsdefinition weist eine einzelne Dosieröffnung eine erste Querschnittsfläche auf, während eine einzelne Durchlassöffnung eine zweite Querschnittsfläche aufweist. Dabei müssen die Durchlassöffnungen in Form und Größe nicht exakt mit den zugeordneten Dosieröffnungen übereinstimmen. Bevorzugt liegt jedoch das Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche zur ersten Querschnittsfläche in einem Bereich von einschließlich 1,0 bis einschließlich 1,5. Die genannte untere Grenze wird dadurch bestimmt, dass der Pulverpressling nach unten durch die Durchlassöffnung ausgestoßen werden muss. Bis zur oberen Grenze kann eine verlässliche Stützwirkung erwartet werden. Dazwischen ist es möglich, kleinere Presslinge durch etwas größere Durchlassöffnungen auszustoßen. Dies ermöglicht die Befüllung von Kapseln mit Pulverpresslingen aus Dosieröffnungen unterschiedlicher Durchmesser, ohne dass die Maschine zur Anpassung des Durchlassquerschnitts umgerüstet werden muss.
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Der erfindungsgemäß geschlossene Stopfring kann einteilig ausgebildet sein. Vorteilhaft ist er jedoch mehrteilig mit einem Ringgrundkörper und mit einem auswechselbar am Ringgrundkörper gehaltenen Ausstoßsegment ausgeführt, wobei die Durchlassöffnungen im Ausstoßsegment ausgebildet sind. Dabei ist das Ausstoßsegment ein sogenanntes Formatteil, welches an die jeweils geforderten Öffnungsquerschnitte angepasst ist. Beim Formatwechsel kann es als Einzelteil leicht ausgetauscht werden, während der Ringgrundkörper fest in der Maschine verbleiben kann. Die Teilekosten sind verringert. Außerdem ist der Umrüstaufwand auf ein Minimum reduziert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachfolgend anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 in einer perspektivischen Schemadarstellung eine erfindungsgemäß ausgeführte Kapselfülleinrichtung mit Dosierscheibe, Dosieröffnungen und zugehörigen Stopfstempeln;
- 2 in einer Querschnittsdarstellung die Kapselfülleinrichtung nach 1 im Bereich ihrer Dosierscheibe mit einem darunter angeordneten Stopfring, und
- 3 in einer Draufsicht den Stopfring nach 2 mit Einzelheiten seiner mehrteiligen Ausbildung als geschlossen umlaufender Ring mit Durchlassöffnungen im Bereich der Ausstoßposition.
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1 zeigt in einer perspektivischen Schemadarstellung eine erfindungsgemäß ausgeführte Kapselfülleinrichtung, welche für die Befüllung von nicht dargestellten Kapseln mit einem Pulverprodukt vorgesehen ist. Das Pulverprodukt kann Pulver, Granulat oder dgl. sein und insbesondere aus dem Bereich von Medikamenten, Nahrungsergänzungsmitteln oder dgl. stammen. Darüber hinaus ist auch die Dosierung und Abfüllung von Pellets möglich.
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Die Kapselfülleinrichtung umfasst eine Dosierscheibe 1, welche horizontal ausgerichtet und im Betrieb um eine vertikale Drehachse 13 drehend angetrieben ist. In die Dosierscheibe 1 sind vertikale Dosieröffnungen 2 eingebracht. An jeder Bearbeitungsposition ist jeder einzelnen Dosieröffnung 2 je ein zugehöriger Stopfstempel 3 zugeordnet, welcher von oben in die jeweilige Dosieröffnung 2 absenkbar ist. Die Stopfstempel 3 sind ortsfest, werden also nicht gemeinsam mit der Dosierscheibe 1 um die Drehachse 13 herum bewegt. Die Dosieröffnungen 2 sind im gezeigten Ausführungsbeispiel zylindrisch mit kreisrundem Querschnitt ausgebildet und weisen jeweils eine erste Querschnittsfläche A1 auf. Die eintauchenden Enden der Stopfstempel 3 weisen einen dazu passenden, hier ebenfalls kreisrunden Querschnitt auf. Es können aber auch abweichende Querschnittsformen zweckmäßig sein.
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Die Kapselfülleinrichtung umfasst des Weiteren mehrere, hier sechs um den Umfang der Dosierscheibe 1 angeordnete Bearbeitungspositionen, welche zyklisch und getaktet von der drehbaren Baueinheit aus Dosierscheibe 1 und Stopfstempeln 3 angefahren werden. Anstelle einer getakteten Bewegung kann aber auch eine kontinuierliche Bewegung vorgesehen sein. Mindestens eine dieser Bearbeitungspositionen ist eine Stopfposition 5. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind fünf der insgesamt sechs Bearbeitungspositionen als Stopfposition 5 ausgeführt. Eine weitere, hier also die sechste Bearbeitungsposition ist eine Ausstoßposition 6. Korrespondierend zu jeder Bearbeitungsposition ist auf der Dosierscheibe 1 jeweils mindestens eine Dosieröffnung 2 angeordnet. Im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel befindet sich im Bereich von jeder Bearbeitungsposition jeweils eine Gruppe von Dosieröffnungen 2 mit hier beispielhaft zwei Reihen von jeweils zwölf Dosieröffnungen 2 sowie eine zugehörige Anzahl von Stopfstempeln 3.
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Unter der Dosierscheibe 1 befindet sich eine feststehende, nicht mitdrehende Basis 11. Im Bereich der Ausstoßposition 6 ist die Basis 11 mit einer Aussparung 12 versehen, so dass an dieser Stelle unterhalb der Dosierscheibe 1 ein Freiraum für die Positionierung der zu befüllenden, hier aber nicht dargestellten Leerkapseln bzw. deren Kapselunterteile verbleibt. Die Kapselunterteile werden im Bereich der Aussparung in entsprechender Anzahl genau unterhalb der Dosieröffnungen 2 positioniert, um in der Ausstoßposition 6 die dosierten Produktmengen aus den Dosieröffnungen 2 aufzunehmen.
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Im Betrieb wird das zu bemessende und abzufüllende Pulverprodukt als Schüttgut auf die obere Oberfläche der Dosierscheibe 1 aufgebracht, von wo aus es die nach unten zunächst verschlossenen Dosieröffnungen 2 im Bereich der ersten Stopfposition 5 auffüllt. Die einzelnen Dosiermengen des Pulverprodukts werden durch das Volumen der jeweiligen Dosieröffnung 2 definiert. Die Stopfstempel 3 werden nun von oben in die Dosieröffnungen 2 hineingefahren, wodurch die darin befindliche Produktmenge gestopft bzw. kompaktiert wird. Infolge einer Drehbewegung wird die Gruppe von Dosieröffnungen 2 und Stopfstempel 3 zur nächsten Stopfposition 5 verfahren, wo der Vorgang des Stopfens wie vorstehend beschrieben wiederholt wird. Abhängig von der Anzahl der Stopfpositionen wird demnach das Pulverprodukt in den Dosieröffnungen mindestens einmal, bevorzugt mehrfach und hier fünfmal gestopft bzw. verdichtet, um einen Produktpressling zu bilden. Nachfolgend wird durch eine weitere Drehbewegung die letzte Bearbeitungsposition, also die Ausstoßposition 6 angefahren. Hier sind die Dosieröffnungen 2 nicht mehr nach unten verschlossen, sondern offen. Die an dieser Stelle von oben eingefahrenen Stopfstempel 3 drücken die Produktpresslinge nach unten aus den Dosieröffnungen 2 heraus, so dass sie in die darunter bereitgehaltenen Kapselunterteile hinein fallen.
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2 zeigt in einer Querschnittsdarstellung die Kapselfülleinrichtung nach 1 im Bereich ihrer Dosierscheibe 1 und der darunter befindlichen Basis 11. Die Basis 11 trägt einen gemeinsam mit ihr feststehenden, also nicht mit der Dosierscheibe 1 mitdrehenden Stopfring 4. 3 zeigt ergänzend diesen Stopfring nach 2 in einer Draufsicht. Aus der Zusammenschau der 2 und 3 ergeben sich die weiteren Einzelheiten wie folgt: Die Dosierscheibe 1 liegt unmittelbar oberhalb des Stopfringes 4 mit einem geringen Spalt dazwischen. Im Bereich sämtlicher Stopfpositionen 5 schließt der Stopfring 4 die Dosieröffnungen 2 nach unten dicht ab, so dass das darin befindliche Pulverprodukt nicht nach unten entweichen kann. Die an den Stopfpositionen 5 von oben eintauchenden Stopfstempel 3 kompaktieren bzw. stopfen demnach das darin befindliche Pulverprodukt, wobei der Stopfring 4 den entsprechenden Gegendruck aufbaut.
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Im Stand der Technik ist ein solcher Stopfring in Form eines offenen, C-förmigen Ringsegmentes ausgebildet, wobei der offene Abschnitt der C-Form im Bereich der Ausstoßposition 6 liegt. Hier liegt also keine Gegendruckwirkung des Stopfringes vor, so dass die Produktpresslinge ohne weiteres nach unten aus den Dosieröffnungen 2 ausgestoßen werden können. Abweichend davon ist der erfindungsgemäße und hier beispielhaft dargestellte Stopfring 4 als umlaufender Ring ausgeführt. Gemäß 3 weist er im Bereich der Stopfpositionen 5 eine geschlossene Oberfläche 7 auf, welche die Dosieröffnungen 2 (2) unterseitig verschließt und das darin befindliche Pulverprodukt beim Durchlaufen sämtlicher Stopfpositionen 5 stützt. Abweichend von der C-Form des Standes der Technik unterbleibt diese Stützwirkung jedoch nicht in der Ausstoßposition 6. Vielmehr weist hier der erfindungsgemäße, umlaufend geschlossene Stopfring 4 eine den Dosieröffnungen 2 zugewandte Oberfläche 7' auf, welche zwar vorhanden, jedoch nicht vollständig geschlossen ist. Vielmehr ist der Stopfring 4 einschließlich seiner oberen Oberfläche 7' an der Ausstoßposition 6 von Durchlassöffnungen 8 durchbrochen, welche in Anzahl und Position einer jeweiligen Gruppe von Dosieröffnungen 2 entsprechen und im Übrigen jeweils eine zweite Querschnittsfläche A2 aufweisen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind also zwei Reihen von jeweils zwölf Durchlassöffnungen 8 vorgesehen.
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Die einzelnen Durchlassöffnungen 8 durchgreifen den Stopfring 4 von oben nach unten vollständig und erlauben ein Hindurchstoßen der Produktpresslinge dann, wenn die Dosieröffnungen 2 in der Ausstoßposition 6 in Überdeckung mit den zugehörigen Durchlassöffnungen 8 liegen. Auf dem Weg dorthin jedoch, also auf dem Weg von der letzten Stopfposition 5 zur Ausstoßposition 6 übt die abseits der Durchlassöffnungen 8 verbleibende Oberfläche 7' eine Verschlusswirkung auf die Dosieröffnungen 2 und eine Stützwirkung auf die darin befindlichen Produktmengen aus. Um dies zu erreichen liegt das Verhältnis der zweiten Querschnittsfläche A2 zur ersten Querschnittsfläche A1 vorteilhaft in einem Bereich von einschließlich 1,0 bis einschließlich 1,5. Damit lassen sich innerhalb gewisser Grenzen verschiedene Formate von Dosieröffnungen 2 abdecken, ohne dass der Stopfring 4 getauscht werden muss. Im Übrigen ist es im Rahmen der Erfindung nicht erforderlich, dass der Stopfring 4 einteilig ausgebildet ist. Vielmehr ist im gezeigten bevorzugten Ausführungsbeispiel eine mehrteilige Ausführung vorgesehen, bei der der Stopfring 4 aus einem Ringgrundkörper 9 im Bereich der Stopfpositionen 5 und aus einem auswechselbar daran gehaltenen Ausstoßsegment 10 im Bereich der Ausstoßposition 6 zusammengesetzt ist. Bei Bedarf kann also eine Größenanpassung der Durchlassöffnungen 8 bzw. deren zweiter Querschnittsfläche A2 dadurch herbeigeführt werden, dass nur das Ausstoßsegment 10 ausgewechselt wird, während der Ringgrundkörper 9 fest in der Kapselfülleinrichtung verbleibt.
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Solche Produktmengen, welche nicht oder nicht ausreichend zu einem mechanisch integren Pressling kompaktiert sind, werden jedenfalls durch die genannte Verschluss- und Stützwirkung daran gehindert, vorzeitig nach unten aus den jeweiligen Dosieröffnungen 2 herauszufallen. Vielmehr ist sichergestellt, dass die in den Dosieröffnungen 2 enthaltenen Produktmengen unabhängig von ihrem Kompaktierungszustand vollständig bis zum tatsächlichen Ort des Ausstoßens und von dort in die bereitgehaltenen Kapseln gelangen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202011108334 U1 [0002]
