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Die Erfindung betrifft eine Dosiereinrichtung zum Dosieren von rieselfähigem Füllgut der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Gattung.
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Zum Schlucken vorgesehene Kapseln werden auf Kapselfüllmaschinen mit ausgewähltem Füllgut befüllt. Hierzu werden die anfänglich lose aufeinander gesteckten Kapselober- und -unterteile voneinander getrennt. Anschließend wird das Kapselunterteil befüllt. Das rieselfähige Füllgut wie Pellets, Granulat oder dgl., insbesondere im Bereich der Pharmazie oder der Nahrungsergänzungsmittel, wird mittels einer Dosiereinrichtung in entsprechende vorbestimmte Mengen aufgeteilt und in das Kapselunterteil überführt. Nachfolgend wird das Kapseloberteil wieder verschlossen.
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Bei einer sogenannten Kammerdosierung sind ein Dosierschieber und ein Übergabebauteil vorgesehen. Der Dosierschieber und das Übergabebauteil begrenzen zusammen eine Dosierkammer. Das Füllgut wird in die Dosierkammer übergeben, wobei das Volumen der Dosierkammer die zu dosierende Pellet- oder Granulatmenge bestimmt. In der üblichen Bauform solcher Dosiereinrichtungen ist eine horizontale Bewegbarkeit des Dosierschiebers vorgesehen. Mit der Horizontalbewegung wird die Dosierkammer mit einem Übergabekanal in Überdeckung gebracht, wodurch die Dosierkammer nach unten geöffnet wird. Das Füllgut rieselt aus der Dosierkammer durch den Übergabekanal in das zu befüllende Behältnis.
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Es hat sich gezeigt, dass im Betrieb derartiger Dosiereinrichtungen Störungen in der Befüllung der Kapseln auftreten. Dabei werden die Kapseln mit inkorrekten Füllmengen befüllt, wodurch ein Ausschuss entsprechender Kapseln entsteht. Um den störungsfreien Produktionsbetrieb wieder aufnehmen zu können, kann es gegebenenfalls sogar notwendig sein, die Dosiereinrichtung zu reinigen. In dieser Zeit kann die Dosiereinrichtung nicht betrieben werden, wodurch erhöhte Produktionskosten entstehen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Dosiereinrichtung derart weiterzubilden, dass das Füllgut störungsfrei in den Zielbehälter überführt wird.
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Die Aufgabe wird durch eine Dosiereinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der erfindungsgemäßen Dosiervorrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass die eingangs genannten Störungen beim Abfüllen auf eine sogenannte Brückenbildung von Füllgut zurückzuführen ist. Im Stand der Technik weist der Übergabekanal von der oberen Eingangsöffnung zu der unteren Ausgangsöffnung durchgehend einen kreisrunden Querschnitt auf, wobei der Querschnitt in einer horizontal verlaufenden Ebene liegt. Zur gezielten Überführung des Füllgutes in das zu befüllende Behältnis ist der Übergabekanal trichterförmig ausgebildet. Die Trichterform an solchen Übergabekanälen wird üblicherweise durch eine symmetrisch, im Querschnitt kreisförmig gefaste Bohrung erzeugt. Die Brückenbildung entsteht durch das Verklemmen des Füllgutes im Übergabekanal, wodurch das weitere Füllgut beim Überführen in den zu befüllenden Behälter blockiert wird.
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Die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung zum Dosieren von rieselfähigem Füllgut, insbesondere von Pellets, umfasst eine Dosierkammer und ein Übergabebauteil mit einem Übergabekanal. Der Übergabekanal erstreckt sich von einer oberen Eingangsöffnung zu einer unteren Ausgangsöffnung und ist trichterartig ausgebildet. Die untere Ausgangsöffnung des Übergabekanals ist kreisrund ausgebildet. Zudem ist ein eingangsseitig der unteren Ausgangsöffnung liegender Formquerschnitt des Übergabekanals unrund ausgebildet.
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Es hat sich gezeigt, dass ein unrund ausgebildeter Formquerschnitt des Übergabekanals die Fließrichtung des Füllgutes im Übergabekanal derart beeinflusst, dass eine Brückenbildung des rieselfähigen Füllgutes im Übergabekanal vermieden wird. Durch den unrunden Formquerschnitt des Übergabekanals ist die Geometrie des Übergabekanals abweichend von einem Rotationskörper, d.h. der Übergabekanal ist nicht rotationssymmetrisch ausgebildet. Durch den unrunden Formquerschnitt in Verbindung mit dem nachfolgenden kreisförmigen Querschnitt der Ausgangsöffnung fließt das Füllgut partiell in unterschiedlichen Geschwindigkeiten an der Innenseite des Bearbeitungskanals entlang. Die lokal verschiedenen Strömungsgeschwindigkeiten des Füllgutes wie auch der vergleichsweise partiell große Konturabstand des unrund ausgebildeten Formquerschnitts ermöglichen es, die Neigung zur Verklemmung von Füllgut, also der Brückenbildung, zu vermeiden, zumindest jedoch erheblich zu reduzieren. Somit kann eine prozesssichere Abfüllung des Füllgutes erzielt werden.
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Während der wechselnd unrunde und runde Formquerschnitt die Geometrie des Übergabekanals derart gestaltet, dass eine Ungleichmäßigkeit im Fließverhalten des Füllgutes erzeugt wird, so ist die untere Ausgangsöffnung des Übergabekanals auf eine maximal mögliche Überdeckung mit dem Kapselunterteil ausgelegt. Dadurch soll ein möglichst ungehinderter Volumenstrom an Füllgut in die Kapsel überführt werden.
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Vorzugsweise weist der Formquerschnitt des Bearbeitungskanals eine erste maximale Breite und eine senkrecht zur ersten maximalen Breite gemessene zweite Breite auf. Die erste maximale Breite ist bevorzugt größer als die zweite Breite des Formquerschnitts der Übergabekanals. Vorteilhaft ist die zweite Breite höchstens 90%, insbesondere höchstens 75%, vorzugsweise in etwa 65% der ersten maximalen Breite. Vorteilhaft ist der Formquerschnitt des Übergabekanals in etwa elliptisch ausgebildet. Durch die entsprechenden Breitenverhältnisse des Formquerschnitts kann die Ungleichmäßigkeit des Fließverhaltens des Füllgutes eingestellt werden. Dabei hat sich gezeigt, je größer der Unterschied im Breitenverhältnis des Formquerschnitts ist, desto eher lassen sich Brückenbildungen des Füllgutes vermeiden.
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Der Übergabekanal weist eine Längsachse und eine die Längsachse enthaltende erste Ebene auf. Die erste Ebene verläuft in Richtung der ersten maximalen Breite, wobei der Übergabekanal vorteilhaft spiegelsymmetrisch zur ersten Ebene ausgebildet ist. Der Übergabekanal weist außerdem eine die Längsachse enthaltende zweite Ebene auf. Die zweite Ebene verläuft in Richtung der zweiten Breite. Der Übergabekanal ist vorteilhaft spiegelsymmetrisch zur zweiten Ebene ausgebildet. Es kann zweckmäßig sein, dass der Übergabekanal lediglich, also nur und ausschließlich zur ersten oder zur zweiten Ebene spiegelsymmetrisch ist. Insbesondere ist er jedoch spiegelsymmetrisch sowohl zur ersten als auch zur zweiten Ebene ausgebildet. Durch die zumindest teilweise spiegelsymmetrische Ausbildung des Übergabekanals kann eine dennoch vergleichsweise einfache Fertigung des Übergabebauteils erfolgen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 in einer schematischen ausschnittsweisen Schnittdarstellung eine Dosiereinrichtung mit Dosierschieber und Übergabebauteil und einem Kapselunterteil,
- 2 in einer ausschnittsweisen Draufsicht auf das Übergabebauteil den Übergabekanal,
- 3 die Anordnung nach 1 mit rieselfähigem Füllgut in der Dosierkammer,
- 4 die Anordnung nach 1, in der das Füllgut über den Übergabekanal in das Kapselunterteil rieselt.
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Die 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Dosiereinrichtung 1. Die Dosiereinrichtung 1 ist zum volumetrischen Dosieren von rieselfähigem Füllgut 2 (3 und 4), insbesondere von Pellets, Granulat, Pulver oder dgl. vorgesehen. Das trockene Füllgut 2 kann ein pharmazeutisches Füllgut oder beispielsweise auch ein Nahrungsergänzungsmittel sein.
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Wie in 1 gezeigt, umfasst die Dosiereinrichtung 1 einen Dosierschieber 16 und ein Übergabebauteil 4 mit einem Übergabekanal 5. Der Dosierschieber 16 ist oberhalb des Übergabebauteils 4 angeordnet, wobei der Dosierschieber 16 und das Übergabebauteil 4 horizontal zueinander verschiebbar sind. Die Dosiereinrichtung 1 umfasst zudem eine Dosierkammer 3, die in einer Dosierstellung (nicht dargestellt) nach unten geschlossen und in der hier gezeigten Füllstellung des Dosierschiebers 16 nach unten geöffnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Dosierkammer 3 in der Dosierstellung aus einer Durchgangsbohrung 17 im Dosierschieber 16 und eine die Dosierkammer 3 begrenzende Oberseite 20 des Übergabebauteils 4 gebildet. In dieser Stellung wird von einer größeren Menge des Füllgutes 2 eine Teilmenge in die Dosierkammer 3 abgezweigt und dadurch volumetrisch dosiert. Anschließend wird der Dosierschieber 16 gegenüber dem Übergabebauteil 4 horizontal in die Füllstellung verschoben, bis die Dosierkammer 3 entsprechend 1 koaxial zur Längsachse 6 des Übergabekanals 5 ausgerichtet ist. Die dosierte Zielmenge fällt in Richtung der Schwerkraft G aus der Dosierkammer 3 über den Übergabekanal 5 in eine Zielkavität, hier ein Kapselunterteil 14 einer Kapsel. Das Kapselunterteil 14 ist ebenfalls koaxial zur Längsachse 6 der Übergabekanals 5 ausgerichtet. Anstelle der Kapsel kann durch die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung auch eine andere Zielkavität mit Füllgut 2 befüllt werden. Die Schwerkraft G wirkt dabei in Richtung von „Oben“ nach „Unten“.
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Wie in 1 gezeigt, erstreckt sich der Übergabekanal 5 von einer oberen Eingangsöffnung 7 bis hin zu einer unteren Ausgangsöffnung 8. Demnach erstreckt sich der Übergabekanal 5 von der Oberseite 20 des Dosierschiebers 16 hin zu einer Unterseite 21 des Dosierschiebers. Die Längsachse 6 des Übergabekanals 5 ist dabei in Richtung der Schwerkraft G ausgerichtet, wodurch das Füllgut 2 mittels Schwerkraft G durch den Übergabekanal 5 fallen kann. Die obere Eingangsöffnung 7 des Übergabekanals 5 befindet sich an der Oberseite 20 des Dosierschiebers 16. Die untere Ausgangsöffnung 8 des Übergabekanals 5 ist an der Unterseite 21 des Dosierschiebers 16 angeordnet. Der Übergabekanal 5 ist trichterartig ausgebildet. Demnach läuft der Querschnitt des Übergabekanals 5 von der oberen Eingangsöffnung 7 zur unteren Ausgangsöffnung 8 verjüngend zu.
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Aus der Zusammenschau der 1, 2 ergibt sich, dass die untere Ausgangsöffnung 8 kreisrund ist, dass also mit anderen Worten der Übergabekanal 5 im Bereich seiner Ausgangsöffnung 8 einen kreisrunden Querschnitt aufweist. Außerdem ist erkennbar, dass der Übergabekanal 5 einen eingangsseitig der unteren Ausgangsöffnung 8 liegenden, unrund ausgebildeten Formquerschnitt 9 aufweist. Der Übergabekanal 5 verjüngt sich ausgehend von der oberen Eingangsöffnung 7 über den Bereich des unrunden Formquerschnitts 9 hinweg bis hin zu einer mittleren, rotationssymmetrischen und damit kreisförmigen Querschnittskontur 24 (1). Daraus ergibt sich in Richtung der Längsachse 6 ein erster Abschnitt 22, in welchem die Geometrie des Übergabekanals 5 von der eines Rotationskörpers abweicht. Somit ist der Übergabekanal 5 im ersten Abschnitt 22 nicht rotationssymmetrisch. Wie in 1 gezeigt, ist in einem zweiten Abschnitt 23 des Übergabekanals 5 zwischen der mittleren Querschnittskontur 24 und der kreisrunden unteren Ausgangsöffnung 8 die Geometrie des Übergabekanals 5 zylinderförmig. In einer alternativen erfindungsgemäßen Ausführung der Dosiereinrichtung 1 kann es zweckmäßig sein, den zweiten Abschnitt gegenüber dem ersten Abschnitt in Längsrichtung 6 größer oder kleiner zu gestalten.
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Wie in 2 gezeigt, ist die Kontur des unrunden Formquerschnitts im Ausführungsbeispiel in etwa elliptisch. In einem alternativen erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel kann auch eine anders geformte Kontur des Formquerschnitts 9, beispielsweise eine Dreiecksform, eine Sternenform oder dgl. zweckmäßig sein, um gewünschte Wirkung der Brückenvermeidung zu erzielen. Der unrunde Formquerschnitt 9 weist eine erste maximale Breite b1 auf, welche senkrecht zur Längsachse 6 gemessen ist. Zudem weist der Formquerschnitt 9 eine zweite Breite b2 auf, die senkrecht zur ersten maximalen Breite b1 verläuft. Zudem ist auch die zweite Breite b2 senkrecht zur Längsachse 6 und durch die Längsachse 6 verlaufend gemessen. Durch die elliptische Kontur des Formquerschnitts 9 ist die erste maximale Breite größer als die zweite Breite des Formquerschnitts 9. Die Verhältnisse zwischen beiden Breiten b1 , b2 variieren entlang der Längsachse 6. Am hier skizzierten Ort des maximalen Unterschiedes zwischen beiden Breiten b1 , b2 entspricht die zweite Breite b2 höchstens 90%, vorzugsweise höchstens 75%, vorteilhaft in etwa 65% der ersten maximalen Breite b1 . Am Ort der Eingangsöffnung 7 ist der Querschnitt des Übergabekanals 5 beinahe kreisförmig mit nur geringen Unterschieden zwischen beiden Breiten b1 , b2 . Es kann aber auch eine Geometrie zweckmäßig sein, bei der der hier skizzierte Formquerschnitt 9 mit maximaler Unrundheit am Ort der Eingangsöffnung 7 liegt. Jedenfalls verändert sich der Querschnitt des Übergabekanals 5 von unrund zu rund. Im gezeigten Ausführungsbeispiel geht dem sogar optional voraus, dass sich der Querschnitt zunächst von beinahe rund am Ort der Eingangsöffnung zu unrund am Ort des Formquerschnitts 9 verändert. Durch die ein- oder mehrfache Änderung der Querschnittsform wird innerhalb des Übergabekanals 5 eine ungleichmäßige Fließgeschwindigkeit des Füllgutes 2 erzeugt und die Brückenbildung des Füllgutes 2 vermieden oder zumindest reduziert.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Übergabekanal 5 zumindest teilweise spiegelsymmetrisch ausgebildet. Der Übergabekanal 5 weist eine die Längsachse 6 enthaltende erste Ebene 10 auf. Die erste Ebene 10 verläuft in Richtung der ersten maximalen Breite b1 . Ferner weist der Übergabekanal 5 eine die Längsachse 6 enthaltende zweite Ebene 11 auf. Die zweite Ebene 11 verläuft in Richtung der zweiten Breite b2 . Der Übergabekanal 5 ist spiegelsymmetrisch zur ersten Ebene 10 ausgebildet. Der Übergabekanal 5 ist außerdem spiegelsymmetrisch zur zweiten Ebene 11 ausgebildet.
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In den 3 und 4 ist die Dosiereinrichtung nach 1 gezeigt, in welcher das Füllgut 2 ausgehend von der Dosierkammer 3 über den Übergabekanal 5 des Übergabebauteils 4 in das Kapselunterteil 14 hineinrieselt. In dieser Füllstellung des Dosierschiebers 16 sind das Kapselunterteil 14, das Übergabebauteil 4 sowie der Dosierschieber 16 derart zueinander ausgerichtet, dass die Dosierkammer 3, der Übergabekanal 5 und das Kapselunterteil 14 koaxial zueinander ausgerichtet sind.
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Die obere Eingangsöffnung 7 des Übergabekanals 5 begrenzt eine senkrecht zur Längsachse 6 ausgerichtete obere Querschnittsfläche 12, wie in 2 gezeigt. Die untere Ausgangsöffnung 8 des Übergabekanals 5 begrenzt eine senkrecht zur Längsachse 6 ausgerichtete untere Querschnittsfläche 13. In den 3 und 4 ist der Dosierschieber 16 in der Füllstellung gezeigt, wobei in Richtung der Längsachse 6 die Querschnittsfläche der Dosierkammer 3 vollumfänglich von der oberen Querschnittsfläche 12 der oberen Eingangsöffnung 7 abgedeckt ist. Die untere Querschnittsfläche 13 ist wiederum in Richtung der Längsachse 6 vollumfänglich von der Querschnittsfläche des Kapselunterteils 14 abgedeckt. Dadurch wird sichergestellt, dass das gesamte Füllgut 2 von dem Übergabekanal 5 in das Kapselunterteil 14 gefüllt wird, ohne dass das Füllgut 2 an dem Kapselunterteil 13 vorbei verschüttet wird. Wie in 4 gezeigt, kann unterstützt durch den unrunden Formquerschnitt 9 des Übergabekanals 5 das Füllgut 2 ohne Brückenbildung in das Kapselunterteil 14 rieseln. Das durch das Volumen der Dosierkammer 3 volumetrisch abgemessene Füllgut 2 landet störungsfrei und vollständig im Kapselunterteil, sodass eine ordnungsgemäße Befüllung mit der gewünschten Zielmenge sichergestellt ist.
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Bei der Befüllung des Kapselunterteils 13 wird der Dosierschieber 16 und das Übergabebauteil 4 horizontal zueinander verschoben bis die Dosierkammer 3 und der Übergabekanal 5 deckungsgleich sind. Noch während der horizontalen Bewegung des Übergabebauteils 4 wird das Füllgut 2 bereits in den Übergabekanal 5 überführt. Dadurch weist das Füllgut 2 bei seiner Überführung von der Dosierkammer 3 in den Übergabekanal 5 neben einer durch die Schwerkraft bedingte vertikale Geschwindigkeitskomponente auch eine horizontale Geschwindigkeitskomponente auf. Die horizontale Geschwindigkeitskomponente begünstigt zusätzlich lokale variierende Strömungsgeschwindigkeiten, wodurch die Vermeidung der Brückenbildung begünstigt wird.
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In den 1 bis 4 ist die Dosiereinrichtung 1 lediglich ausschnittsweise mit nur einer Dosierkammer und einem zugehörigen Übergabekanal 5 dargestellt. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Dosiereinrichtung 1 mehrere Paarungen aus Dosierkammer 3 und Übergabekanal 5 umfassen.
