DE3527186A1 - Ruehrwerk fuer ein pulverfoermiges gut fuer eine pulverkompaktierpresse - Google Patents

Description

Ing. Johann Leinweber Anstalt für Mechanik Wiener Neustadt (Österreich)

Rührwerk für ein pulverförmiges Gut für eine Pulverkompaktierpresse

Die Erfindung betrifft ein Rührwerk für ein pulverförmiges Gut für eine Pulverkompaktierpresse, insbesondere für eine Rundlauf tablettenpresse, bestehend aus einer Nabe mit radial auskragenden Flügeln, das im Bereich des Ausgangs eines Pulverbehälters bzw. einer dem Behälter nachgeordneten Füllvorrichtung zum Befüllen von vorbeibewegten Matrizen einer Matrizenscheibe angeordnet ist. Pressen dieser Art werden in der pharmazeutischen Industrie, bei der Herstellung von Süßwaren wie auch zum Umpressen elektronischer Bauteile eingesetzt. Die jeweils verwendeten Pulver weisen unterschiedliche Eigenschaften auf. So sind manche der zu verpressenden Pulver bzw. Granulate besonders rieselfreudig, manche jedoch neigen zum Zusammenbacken und verstopfen die Maschine. Diese unterschiedliche Rieselfähigkeit kann

^" zu Ungleichmäßigkeiten beim Befüllen der Matrizen führen. Man hat daher teure und zeitaufwendige Konditionierverfahren entwickelt, um die Rieselfähigkeit der verschiedenen Pulver derart zu beeinflussen, daß ein Verpressen möglich wird. Die im Rahmen der Pulverkompaktierpresse eingesetzen Rührwerke dienen zur Förderung des Pulvers in die Bohrungen der Matrizen.

Die Erfindung zielt darauf ab, ein Rührwerk für eine Pulverkompaktierpresse der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, das ein Verpressen von Pulver mit unterschiedlicher Rieselfähigkeit ohne spezielle Aufbereitung des Pulvers ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, daß die Flügel wie an sich bekannt zur Veränderung des Anstellwinkels der Flügel um jeweils eine zur Nabe im

α wesentlichen radiale Achse drehbar gelagert ist. Das Rührwerk ist dadurch auf die verschiedenen Eigenschaften der Pulver einstell-

bar. Schlecht rieselfähige Pulver werden im Bereich des Behälterausganges durch das Flügelrad mit entsprechend angepaßten Anstellwinkel der Flügel beschleunigt und in Bewegung gehalten. Pulver, deren Rieselfreudigkeit zu hoch ist, können gebremst werden. Somit ist das Ausfließen des Pulvers so einstellbar, daß die Matrizen vollständig und gleichmäßig mit Pulver gefüllt werden können. Unabhängig von Pulverkompaktierpressen und deren Rührwerkenist es bei Schiffsschrauben bekannt, die Propellerflügel verdrehbar auszubilden. Infolge des völlig unterschiedlichen Fachgebietes sind Aufgabenstellung und Wirkung von Schiffsschrauben mit jenen der zur Förderung von Pulver in Pulverkompaktierpressen eingesetzten Rührwerken nicht vergleichbar, wenngleich Konstruktionsmerkmale beim Erfindungsgegenstand aufscheinen, wie

sie im Schiffsbau bekannt sind. Es ist bei Rührwerken zweckmäßig, wenn die verdrehbaren Flügel wie bekannt mit einem Getriebe im Inneren der Nabe, beispielsweise mindestens einer drehfest angeordneten, jedoch höhenverstellbaren Rollbahn, auf welcher mit den Flügeln über Kniehebel bzw. Exzenter verbundene Rollen laufen, zur gemeinsamen Verstellung des Anstellwinkels der Flügel verbunden sind. Die beste Winkelverstellung kann dann je nach Pulver auf Grund von Versuchen während des Betriebes von außen vorgenommen werden. Es ist zweckmäßig, wenn die Rollbahn,wie bekannt, zwei parallel zueinander angeordnete Scheiben aufweist und die Rollen der Kniehebel oder Exzenter zwischen den Scheiben laufen. Ferner kann die Rollbahn in ihrem der Drehachse der Matrizenscheibe zunächst liegenden Bereich eine wellenfömrige Erhöhung bzw. Senke zur Auslenkung der Kniehebel oder Exzenter und zur lokalen Veränderung des Anstellwinkels der Flügel aufweisen. Eine weitere Ausführungsform sieht vor, daß jeder Flügel für sich bezüglich seines Anstellwinkels einstellbar ausgebildet und zur kontinuierlichen Veränderung des Anstellwinkels, beispielsweise nach einer Sinusfunktion, eine Kulissensteuerung vorgesehen ist. Die Flügel bewegen sich also während eines Umlaufes und verändern ihren Anstellwinkel zwischen zwei Grenzwinkeln (Amplituden), die vorgewählt werden können. Zur Aufrechterhaltung eines konstanten Spaltes bzw. eines abstreiferähnlichen Anliegens der Stirnkanten der Flügel an der Matrizenscheibe unabhängig vom Anstellwinkel der Flügel ist das Flügelrad auf seiner Rotationsachse höhenveränderlich gelagert. Damit ist ein Spachteleffekt der Flügel bei jedem Anstellwinkel gewährleistet.

Ausftihrungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt. Fig. 1 zeigt eine Prinzipdarstellung einer Rundlauftablettenpresse, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Flügelrad eines Rührwerkes, Fig. 3 eine als Füllschuh ausgebildete Füllvorrichtung mit Flügel über einer Matrizenscheibe, Fig. 4 eine Ausführungsvariante eines Flügelrades, Fig. 5 eine Abwicklung des Flügelrades nach Fig. 4 über einer Matrizenscheibe und Fig. 6 jeweils einen Flügel bei zwei unterschiedlichen Anstellwinkeln und damit verbundener veränderter Höhenlage des Flügelrades zur Gewährleistung der Spachtelwirkung.

Eine Rundlauftablettenpresse gemäß Fig. 1 umfaßt eine senkrechte, feststehende Säule 1, um welche eine Matrizenscheibe 2 drehbar gelagert ist. In der Matrizenscheibe 2 sind austauschbare

Matrizen 3 mit Bohrungen eingesetzt, deren Bohrungsdurchmesser dem Pillendurchmesser entspricht. Beispielsweise können acht Matrizen 3 in gleichen Winkelabständen längs eines Teilkreises in der Matrizenscheibe 2 vorgesehen sein. Jeweils oberhalb und unterhalb einer jeden Matrizenbohrung sind Preßstempel 4, 5 bzw. 6, 7 in axialer Richtung beweglich gelagert. Durch ortsfeste Führungen 8_f 9 werden die Stempel auseinanderbewegt (Stempel 4, 5) und durch Druckrollen 10, 11 gegeneinandergedrückt (Stempel 6, 7).

Die Füllung der Matrizen 3 erfolgt im Bereich der Preßstempel 4, 5. Ein ortsfester Trichter 12 enthält das zu verpressende Pulver. An den Trichter schließt eine als Füllschuh 13 ausgebildete Füllvorrichtung an, der radial nach innen, bis über die Matrizenöffnung führt. Das Pulver wird im Füllschuh 13 von einem horizontalen Flügelrad 14 erfaßt und in Richtung des Matrizenteilkreises 15 transportiert (Fig. 3). Der Antrieb des Flügelrades 14 erfolgt über eine Hohlwelle 15 durch einen regelbaren Elektromotor 16. Die Matrizenscheibe 3 ist mit je einer flanschartigen Führung 17, 18 für die Oberstempel 4, 6 und die Unterstempel 5, 7 fest verbunden und, wie erwähnt, auf der zentralen Säule 1 drehbar gelagert. Die Führung 18 trägt einen Zahnkranz 19 in den ein Ritzel 20 eingreift. Letzteres wird von einem Elektromotor 21 im Sockelkasten 22 angetrieben.

Das Flügelrad 14 verfügt beispielsweise über vier, sechs oder acht radial auf einer Nabe 23 angeordnete Flügel 24. Fig. 1 zeigt vier, Fig. 3 und 4 sechs Flügel 24. Die Flügel sind um eine im wesentlichen radiale Achse drehbar gelagert. Die radialen Achsen könen auch gegen die Säule geneigt sein. Im Beispiel nach Fig. 1 sind die Flügel schräggestellt und schieben das Pulver in die Matrizenöffnung hinein. Die Drehrichtung von Flügelrad 14 und Matrizenscheibe 2 kann gleichsinnig aber auch gegensinnig sein (Pfeile in Fig. 3 für gegensinniges Arbeiten). Nach der Füllung einer Matrizenbohrung wird der Unterstempel 5 etwas angehoben, so daß der aus der Matrizenbohrung oben austretende Überschuß an Pulver beim Verlassen des Füllschuhes vom Gehäuserand des Füllschuhes abgestreift wird. Die Drehung der Matrizenscheibe 2 erfolgt kontinuierlich. Die Preßstempel der gefüllten Matrize gelangen in die Position 6 und 7, wo sie gegen die Preß-

rollen 1O, 11 auflaufen. Dabei wird eine Pille gepreßt. Sodann wird der Stempel 6 angehoben und aus der öffnung zurückgezogen. Der Stempel 7 hebt die Pille aus der Bohrung der Matrize 3 heraus, so daß eine Abstreifleiste die Pillen erfassen und von der Matrizenscheibe wegführen kann.

Unter dem Begriff "Pille" wird hier sowohl ein Medikament, eine Süßigkeit aber auch etwa ein Kunststoffgehäuse z.B. für elektronische Bauteile verstanden.

Der Querschnitt nach Fig. 2 zeigt die Verstellmechanik der Flügel 24 im Inneren der Nabe 23. Während die Hohlwelle 15 und damit die Nabe 23 angetrieben wird, stehen im Inneren der Nabe 23 eine aus zwei parallelen Scheiben bestehende Rollbahn 25 sowie eine zentrale Schubstange 26 still. Zwischen den die Rollbahn 25 bildenden Scheiben 27, 28 laufen Rollen 29, 30, die über Kniehebel 31, 32 bzw. Exzenter mit den Flügeln 24 in Verbindung stehen. Wird die Schubstange angehoben oder abgesenkt, dann verändert sich der Ausstellwinkel der Flügel 24. Wird nur eine Platte 27 verwendet, dann ist eine Federvorspannung erforderlich, die die Rollen auf die Platte drückt.

Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf einen Füllschuh 13 bei abgenommenem Trichter 12. Unter dem Füllschuh 13 dreht sich die Matrizenplatte 2 vorbei. Im Inneren des Füllschuhs 13 sorgt das Flügelrad 14 nach Einstellung des auf die Rieselfähigkeit des Pulvers abgestimmten Flügel-Anstellwinkels für die gleichmäßige Befüllung der Matrizen 3.

Mit einer Steuerung der Flügelwinkel gemäß Fig. 4 werden die Flügel 24 nur im Uberlappungsbereich mit dem Matrizenteilkreis 15 schräggestellt. Dies wird dadurch erreicht, daß die beiden Platten 27, 28 in Fig. 2 nicht eben ausgebildet sind, sondern im Bereich des Teilkreises 15 eine Erhöhung (oder Vertiefung) im Sinne einer Kulissensteuerung aufweisen.

Die Abwicklung nach Fig. 5 zeigt die horizontale Stellung der Flügel 24 unterhalb des Trichters 12 und die spachtelartige Schrägstellung oberhalb der zu befüllenden Matrize 3. Ferner ist die Bahn der Rollen 29, 30 zwischen den gewellten Platten strichliert eingezeichnet.

Erwähnt sei, daß in einem Füllschuh größerer Bauart mehr als ein Flügelrad angeordnet sein kann. In einem Ausführungsbeispiel

'\l I : : :8 rl' : - 3527186 waren drei ineinandergreifende Flügelräder mit ihren Drehachsen

auf einem konzentrischen Kreisbogen zum Teilkreis 15 vorgesehen.

Wenn ein spachtelartiges Einstreifen des Pulvers mit konstantem Abstand zur Matrizenplatte unabhängig von der Winkelstellung der Flügel erwünscht ist, dann werden die Drehachsen der Flügel 24 möglichst weit unten an der Nabe 23 angesetzt und das Flügelrad wird höhenverstellbar ausgebildet.

In Fig. 6 ist ein Teil einer Nabe 23' im Abstand h- von der Matrizenscheibe 2 dargestellt, auf welcher ein Flügel 24' spachtelartig aufliegt. Nach Verstellung über die Schubstange 26 (Fig. 2) ergibt sich ein steilerer Anstellwinkel des Flügels 24". Damit dies möglich ist, muß die Nabe 23" entsprechend angehoben werden. Der Abstand h- zwischen Nabe und Matrizenscheibe ermöglicht diese Schrägstellung.

In den Figuren ist die Schrägstellung der Flügel so dargestellt, daß sich ein spitzer Winkel zur Laufrichtung des Flügelrades ergibt. In Sonderfällen, beispielsweise bei zu hoher Rieselfähigkeit, können die Flügel auch in einem stumpfen Winkel zur Drehrichtung eingestellt werden. Dann lockert das Flügelrad zwar das Schüttgut, arbeitet aber gegen das Abströmen des Pulvers.

Damit das gegebenenfalls aus dem Füllschuh seitlich austretende Pulver z.B. unter der Wirkung zentrifugaler Kräfte nicht von der Matrizenplatte herunterfällt, ist eine Randleiste 33 vorgesehen (Fig. 1). Das Pulver gelangt nach einer Umdrehung der Matrizenplatte wieder in den Wirkungsbereich des Flügelrades. Der Durchmesser der Matrizenscheibe wurde so groß gewählt, daß das Flügelrad zur Gänze innerhalb des Scheibenrandes liegt.

Durch Abstimmung der Drehzahlen der Matrizenscheibe und des Flügelrades sowie des Anstellwinkels der Flügel des Flügelrades kann eine Anpassung des Preßvorganges an die physikalischen Eigenschaften des Pulvers erreicht werden. Diese Optimierung führt zu einem guten Endprodukt bei einem maximalen Wirkungsgrad der Presse.

- Leerseite -

Claims (4)

Neue Patentansprüche:

1. Rührwerk für ein pulverförmiges Gut für eine Pulverkompaktierpresse, insbesondere für eine Rundlauftablettenpresse, be-

O stehend aus einer Nabe mit radial auskragenden Flügeln, das im Bereich des Ausgangs eines Pulverbehälters bzw. einer dem Behälter nachgeordneten Füllvorrichtung zum Befüllen von vorbeibewegten Matrizen einer Matrizenscheibe angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (24) wie an sich bekannt zur Veränderung des Anstellwinkels der Flügel (24) um jeweils eine zur Nabe (23) im wesentlichen radiale Achse drehbar gelagert sind.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verdrehbaren Flügel (24) wie bekannt mit einem Getriebe im Inneren der Nabe (23), beispielsweise mit mindestens einer drehfest angeordneten, jedoch höhenverstellbaren Rollbahn (25), auf welcher mit den Flügeln (24) über Kniehebel (31,

'"· 31) bzw. Exzenter verbundene Rollen (29, 3o) laufen, zur ge-' meinsamen Verstellung des Anstellwinkels der Flügel (24) verbunden sind (Fig. 2).

3. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbahn (25) wie bekannt zwei parallel zueinander angeordnete Scheiben (27, 28) aufweist und die Rollen (29, 3o) der Kniehebel (31, 32) oder Exzenter zwischen den Scheiben laufen (Fig. 2) .

4. Rührwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Rollbahn (25) in ihrem der Drehachse der Matrizenscheibe (2)

3- 2 :-

zunächst liegenden Bereich eine wellenförmige Erhöhung bzw. Senke zur Auslenkung der Kniehebel (31, 32) oder Exzenter und zur lokalen Veränderung des Anstellwinkels der Flügel (24) aufweist.

Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (24) für sich bezüglich seines Anstellwinkels einstellbar ausgebildet und zur kontinuierlichen Veränderung des Anstellwinkels, beispielsweise nach einer Sinusfunktion, eine Kulissensteuerung vorgesehen ist.

Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Flügelrad (14) auf seiner Rotationsachse zur Aufrechterhaltung eines konstanten Spaltes bzw. eines abstreiferähnlichen Anliegens der Stirnkanten der Flügel (24', 24") an der Matrizenscheibe (2) unabhängig vom Anstellwinkel der Flügel höhenveränderlich gelagert ist.