DE8310263U1 - Vorrichtungen zum bepunkten von formwerkzeugen mit troepfchen fluessiger oder suspendierter schmiermittel bei der herstellung von formlingen in pharma-, lebensmittel- oder katalysatorenbereich - Google Patents

Description

DR. KARL THOMAE GMBH Case 7/143

D-7950 Biberach 1 Dr.Bu/pf

Vorrichtungen zum Bepunkten von Formwerkzeugen mit Tröpfchen» flüssiger oder suspendierter Schmiermittel bei der Herstellung von Formungen im Pharma-, Lebensmittel- oder Katalysatorenbereich

Die Neuerung betrifft Vorrichtungen zum Bepunkten von Formwerkzeugen mit Tröpfchen flüssiger oder suspendierter Schmiermittel bei der Herstellung von Formungen im Pharma-, Lebensmittel- oder Katalysatorenbereich.

Die bekannte Verwendung von Einstoff-Düsen, durch welche flüssiges Schmiermittel intermittierend und kurzzeitig vor jedem Preßvorgang auf die mechanisch beanspruchten Stellen der Preßwerkzeuge von z.B. Tablettenpressen aufgesprüht wird, seigte wegen Bildung eines Sprühkegels bzw. Auftretens vagabundierender Tropfen verschiedener Durchmesser innerhalb des Sprühkegelmantels eine Neigung zur Verschmutzung der Umgebungszonen, z.B. des Tablettiertellers, der entsprechenden Verdichtungswerkzeuge.

■Es hat sich auch herausgestellt, daß Einstoff düsen die ausschließlich mit dem flüssigen oder suspendierten Schmiermittel betrieben werden und diese Flüssigkeiten durch, beispielsweise mittels Ventilen, erzeugte Impulse

abgeben, insbesondere bei sehr kleinen Betätigungsintervallen, keine gleichbleibende Ablösung des flüssigen Schmierstoffes gestatten; so entstehen neben Einzeltropfen ganze Tropfensequenzen aus Tropfen unterschiedlicher Durchmesser, wobei eine immer gleichbleibende Beaufschlagung der dazu bestimmten Zonen der Preßwerkzeuge nicht gewährleistet ist.

—Neuerungsgemäß werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß schnellarbeitende, auf dem elektromagnetiscnen oder piezomechanischen bzw. piezoelektrischen Effekt beruhende Ventile auf der einen Seite entweder mit einem Druckgasvorratsbehälter oder mit einem unter Druck stehenden Schmiermittelvorratsbehälter fest verbunden sind und auf der anderen Seite die Ableitungen jeweils eines Druckgasventils und eines Schmiermittelventils sich über eine gemeinsame Gabelung treffen, wobei der gemeinsame Ast der Gabelung über eine Kapillare mit jeweils einer Einstoffdüse verbunden ist. Eine solche Anordnung gestattet es, alternierend definierte Mengen an Schmiermittellösungen oder -suspensionen und Gase, z.B. über ganze Kapillarsysteme, wobei jede Kapillare in einer Einstoffdüse endet, freizusetzen. Durch die kurzzeitige Betätigung des Schmiermittelventils wird die Schmiermittelflüssigkeit bzw. -suspension als Einzeltropfen abgegeben; der nachzeitige Gasstoß, ausgelöst durch die nachzeitige Betätigung des Druckgasventils, bewirkt, neben dem Aufwölben der Menisken der Schmiermittelflüssigkeit oder -suspension an den Düsenoberflächen, eine einwandfreie Tropfenablösung und gleichzeitig eine Beschleunigung der Tröpfchen auf ihrer Flugbahn in Richtung der zu beaufschlagenden Zonen der Preßwerkzeuge. Gleichzeitig verursacht der Gasstoß auch eine gründliche Düsenreinigung bzw. verhindert das Ansetzen von Staub- oder Pulverteilchen an der Düsenoffnung.

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Die schnellarbeitenden Ventile öffnen und schließen zwischen "■■: 50 ysec. bis 5 msec, vorzugsweise aber im Bereich von 1 bis ^; 2 msec. Durch das Nachschießen eines Druckgases wird die || Bildung von Nebeln verhindert.

% Ein weiterer Gegenstand der Neuerung ist ein an die be- |i sonderen Verhältnisse von z.B. Tablettiermaschinen an- ^- gepaßter, sogenannter Bepunktungsschuh, der die Kapillare —bzw. Kapillaren und die Düsen enthält. Bei der Benutzung mehrer Düsen können diese reihenartig oder flächenhaft verteilt auf der Oberfläche und, gegebenenfalls, auch auf der Unterfläche, aber auch im Bereich von Seitenflächen oder -krümmungen dieses Bepunktungsschuhs angebracht sein. Die Geometrie der Anbringung der Düsenöffnungen auf dem Beil punktungsschuh hängt von der Form und Größe der Preßlinge ijj ab; der Bepunktungsschuh selbst wird vorzugsweise unmittel- % bar vor dem Füllschuh zwischen Matrizenteller und Ober- :i' stempel angebracht, damit die freigesetzten Schmiermittel- % tröpfchen auf möglichst kurzem Weg und richtungsgebunden die % aktiven Flächen der Preßwerkzeuge erreichen und schmieren.

I Jede Kapillare in dem Bepunktungsschuh ist an einem Ventü-

Ψ: system, bestehend aus dem Durckgasventil und dem Schmier-

^i mittelventil, entweder für sich oder zusammen mit be-

I stimmten, zugeordneten Kapillaren angeschlossen. Das Ventil-

I system gibt bei jeder Betätigung eine geringe aber de-

% finierte Schmiermittelmenge und Gas- bzw. Luftmenge alter-

% nierend frei. Die Betätigung des Ventilsystems erfolgt durch I elektrische oder magnetische oder mechanische, z.B. pneu- : ι !tische Inpulse; ein Steuersystem, beispielsweise ein elektronisches Steuergerät, löst die Betätigungen dieser Ventile aus und sorgt gleichzeitig für die nötige zeitliche Ausdehnung der Einzelbetätigungen und den nötigen zeitlichen i Abstand der Betätigungen der Schmiermittel- und

Druckgasventile voneinander. Die Auslösung des Steuerprogramms wird beispielsweise durch eine an der Tablettierpresse angebrachte Lichtchranke, durch einen Bitgeber oder durch einen kapazitiven oder induktiven Nährungsschalter bewirkt.

Das der vorliegenden Neuerung zugrundeliegende Prinzip besteht also aus der Eindosierung einer geringen aber definierten Menge eines flüssigen Schmiermittels in das Kapillarsystem des Bepunktungsschuhs und aus der nachfolgenden Ablösung der an der Düsenöffnung sich bildenden Tropfen, die durch den nachfolgenden Gasstoß bewirkt wird. Das gezielte Aufbringen der Tropfen auf bestimmten Zonen des Preßwerkzeuges wird durch das nachzeitig einströmende, volumenmäßig dosierte Gas unterstützt. Die einstellbare Größe des Impulses des Gases bewirkt eine bestimmte Ablösungsgeschwindigkeit,aber auch eine bestimmte Beschleunigung der Tropfen; die Gasmenge wird so bemessen, daß es nicht zu einem unkontrollierten Zerplatzen und damit zu einer Vernebelung der Tropfen kommt.

Die Impulszeit zur Eindosierung der Schmiermittelflüssigkeit wird vorzugsweise gegenüber der Impulszeit zur Nachdosierung der Luft klein gehalten. Es ist von Vorteil, wenn man den Druck der Schmierniittelflüssigkeit niedriger hält als der Druck des nachfolgenden Gases bzw. Luft. Dies geschieht durch an sich übliche Druckabgleichvorrichtungen, die eine genügend feine Abgleichung der Drücke der beiden Medien gegeneinander erlauben. Es hat sich weiterhin als vorteilhaft erwiesen, den Impuls zur Luftdosierung im Moment der Beendigung der Schmiermitteldosierung einsetzen zu lassen.

Im allgemeinen arbeitet man bei Düsenaustrittsöffnungen zwischen 0,05 und 0.3 mm mit einem Flüssigkeitsdruck zwischen 0,1 und 2 bar und einem Gasdruck zwischen 0,5 und bar, die Impulszeiten für die Flüssigkeit liegen dann vorzugsweise zwischen 1,0 und 2,5 msec, für das Gas zwischen 1,0 und 2,0 msec. Unter Einhaltung der obigen Kriterien läßt sich dann durch eine Einstoffdüse eine Schmiermittelmenge von 100 bis 1000 ml/Stunde abgeben, was bei einer Tablet- _tiergeschwindigkeit von 200 000 Preßlingen pro Stunde und einem Durchmesser der Preßlinge von 19 mm einer Menge von 0,5 bis 5 mg Schmiermittellösung oder -suspension pro Preßling entspricht. Die Schmiermittelflüssigkeit enthält im allgemeinen 5 bis 50 % Schmiermittel, der Rest ist ein Lösungs- oder Suspensionsmittel. Als Schmiermittel kommen insbesondere mitttel- bis langkettige Fettsäureester oder Glyceride bzw. Fettsäuren, beispielsweise Stearinsäure und ihre Ester in Frage, aber auch Alkali- oder Erdalkalisalze dieser Säuren, als Lösungsmittel Wasser, Alkohole oder deren Gemische, z.B. Ethanol. Die obigen Daten gelten für Flüssigkeiten oder Suspensionen mit einer Oberflächenspannung von 20 bis 40.10 N/m, die Viskosität sollte bevorzugt zwischen 2 und 60.10 Pa.see. liegen.

Während die aktiven Flächen der Preßwerkzeuge oberhalb und unterhalb des Bepunktungsschuhs vorbeigeführt werden, wird der Schmiervorgang, bestehend aus Schmiermittel- und Luftdosierung, ein- oder mehrfach ausgelöst, wobei eine flächenhafte Bepunktung der Preßwerkzeuge mit dem Schmiermittel erreicht wird. In Abhängigkeit von der Form des Preßlings können alle Düsen oder nur ein bestimmter Teil der Düsen zur Tropfenabgabe angeregt werden; prinzipiell kann jede Düse, falls erwünscht, auch gesondert angesteuert werden. Besonders beanspruchte Zonen der Preßwerkzeuge, z.B. Zonen zur Ausbildung von Gravuren im Preßling, können bevorzugt mit Schmiermitteltropfen bepunktet werden; dies

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geschieht durch eine höhere alternierende Impulsfolge in den dafür vorgesehenen Kapillaren. Es kann der Bepunktungsschuh auch in zwei getrennte Einheiten aufgeteilt sein, die versetzt zu einander in der Presse angebracht sind und Oberstempel und Preßkammer bzw. Unterstempel separat bepunkten. Die Anordnung der Düsen auf den Flächen des Bepunktungsschuhs richtet sich im allgemeinen nach der Geometrie der beim Preßvorgang besonders beanspruchten Zonen der Preßwerk- _Z£uge, wobei die stark beanspruchten Zonen stärker mit dein Schmiermittel bepunktet werden als weniger beanspruchte Zonen.

Um eine saubere Ablösung des Schmiermitteltropfen von der bzw. den Düsenöffnungen des Bepunktungsschuhs zu erreichen, muß sowohl das Steuerprogramm, die Düsen, das Kapillarsystem als auch die physikalische Beschaffenheit der Schmiermittellösung oder -Suspension und die Luftzufuhr mit der Geschwindigkeit der Tablettierpressen abgestimmt werden. Die Viskosität und Oberflächenspannung der Schmiermittellösung bzw. -Suspension trägt zur Stabilisierung der Tropfenbildung und zur Erleichterung bzw. Erschwerung der Tropfenablösung von der Düsenöffnung bei. Es lassen sich Anpassungen über ein sehr breites Spektrum bezüglich Viskosität und Oberflächenspannung vornehmen, beispielsweise durch Variierung der Dosierung und der Taktfolgen der Flüssigkeit bzw. der Luft oder durch Änderungen im Kapillarsystem bzw. bei den Düsenöffnungen.

Die Figuren I bis III sollen das Wesen der Neuerung nähers erläutern; sie beschreiben einige vorzugsweise Ausführungsformen vorliegender Neuerung.

Die Figur Ia stellt einen Querschnitt durch einen Bepunktungsschuh (5) dar, bestehend aus einer Kapillare (1) mit einer Vergabelung, die von einer Druckluftzuleitung (2)

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! und einer Schmiermittelzuleitung (3) gebildet wird. Die Kapillare (1·) weist in einer Reihe mehrere Düsen (4) auf, wobei diese Reihe auch auf der entgegengesetzten Seite fortgesetzt ist.

Die Figur Ib zeigt eine Draufsicht auf den Bepunktungsschuh mit einer Reihe von Düsenöffnur.gen (4a).

„Die Figur Ha zeigt eine Draufsicht auf einen runden Bef punktungsschuh (5) mit einer in einer Anzahl von in gec-I ^% metrischer Verteilung angebrachten Düsenöffnungen (4a) und I den Zuführungen (2) und (3) für die Schmiermittellösung bzw.

t? -suspension und die Luft.

p Die Figur irb stellt einen Querschnitt durch denselben Be-

! punktungsschuh dar, wobei mit (4) die Düsen angedeutet sind.

I Die Zuführung der Schmiermittelflüssigkeit bzw. -suspension

I und der Luft übe- die Kanäle (2) bzw. (3) setzt sich ent-

I weder über ein nicht eingezeichnetes Kapillarsystem zu den

1 einzelnen Düsen bzw. jeweils zu einer Reihe von Düsen fort,

i sodaß es möglich wird, aus einzelnen Düsen bzw. aus geo-

% metrich zugeordneten Düsen unabhängig voneinander in indivi-

I dueller Impulsfolge Schmiermittel und Luft auszupunkten oder

1 die Zuführunge (2) und (3) enden in der kapillarartigen

1 Kammer (6), von der aus einzelne Düsen (4) nach der einen

I oder nach beiden Seiten rechtwinkelig oder in einem be-

stimmten Winkel zu der Symmetrieebene des Bepunktungsschuhs

wegführen.

Die Figur III beschreibt einen Querschnitt durch einen besonders an die Matrize und Patrize der Tablettiermaschine angepaßten Bepunktungsschuh (5). Hierbei sind (1) die Kapillaren, die in einer Vergabelung zusammenlaufenden Zufuhrleitungen von Luft und Schmiermittel sind nicht eingezeichnet. Mit (4) sind die Düsen wiedergegeben, (7) ist der Ober stempel, (8) der Unterstempel und (9) die Matrize.

Der Bepunktungsschuh ist so angebracht, daß der Oberstempel

(7) in die Matrize (9) eintauchen und gegen den ünterstempel

(8) den Preßling formen kann. Dies hat zur Folge, daß die Düsen in verschiedenen Winkeln zueinander und zu der Achse des Bepunktungsschuhs angeordnet sind.

Die Figur IV zeigt einen Querschnitt durch eine Preßkammerbeschichtungsanlage einer Tablettiermaschine. Hierbei ist

(1) eine Kapillare im Bepunktungsschuh <5) mit der Gabelung der Druckluftzuführung (2) und Schmiermittelzuführung (3) und einer Reihe von Düsen (4). Der Bepunktungsschuh (5) ist außermittig zur Achse des Unterstempels (8) und Obersfcempels (7) angebracht; mit (9) ist die Matrize gekennzeichnet. (10a) und (10b) sind Ventile zur Freigabe der Druckluft aus dem Drucklufttank (11) und zur Steuerung des Schmiermittels aus dem Schmiermitteltank (12). Mit (13) werden Druckventile zur Regulierung des Druckes der beiden Medien Luft und Schmiermittelflüssigkeit bezeichnet; diese Druckventile erlauben eine individuelle Einstellung des Drucks sowohl der Flüssigkeit als auch der Luft, aber auch die Abgleichung dieser Drucke zu einander; (14) ist ein NäherungsschaJter und (15) ein elektronisches Steuergerät zur Steuerung der Ventile (10a) und (10b).

Claims (7)

Schutzansprüche

1.) Vorrichtung zum Bepunkten von Formwerkzeugen mit

Tröpfchen flüssiger oder suspendierter Schmiermittel bei der Herstellung von Formungen im Pharma-, Lebensmittel- oder Katalysatorenbereich, bestehend aus einem

_ Bepunktungsschuh (5) mit einer oder mehreren Kapillaren

% . (I) in Verbindung mit Düse bzw. Düsen (4) mit Düsen-

I öffnungen (4a) an Stellen der Oberfläche des Bepunk-

% tungsschuhs, aus einer an die Kapillare oder Kapillaren

I angeschlossenen Gabelung bzw. Gabelungen, die sich aus

I der Gaszuleitung (2) und Schmiermittelzuleitung (3) zu-

H< sammensetzen, aus Ventilen (10a) und (10b) die zwischen

f> SQ ysec. und 5 msec, öffnen und schließen, aus sich an

;} die Ventile fest anschließende Quellen bzw. Vorrats-

I behälter für Druckgas (11) und für unter Druck stehende

£ flüssige oder suspendierte Schmiermittel (12), aus

r; Druckregelungsventilen (13) und einem Steuergerät (15).

2.) Vorrichtung nach Anspruch 1, bestehend aus einem Bepunki > tungsschuh (5) mit einet oder mehreren Kapillaren (1) in

f Verbindung mit Düsen (4) , deren Düsenöffnungen (4a) ein-

' seitig oder zweiseitig und in einer Reihe oder in einer

\i an die Dimension der zu verpressenden Formlinge ange-

I paßten geometischen Verteilung auf der Oberfläche des

;■ Bepunktungsschuhs angebracht sind, wobei die Kapillaren

(1) gegebenenfalls jeweils an einer eigenen Gabelung oder zusammen an einer gemeinsamen Gabelung, bestehend aus einer Druckgaszuleitung (2) und einer Schmiermittelzuleitung (3), fest angeschlossen sind.

3.) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Bepunktungsschuh (5) eine runde Form aufweist und die Düsen (4) in einer geometrischen Verteilung auf einer oder auf beiden Flachen des Bepunktungsschuhs angebracht und die Düsen (4) über Kapillaren (1) oder über eine kapillarartig wirkende Kammer (6) mit den Zuleitungen (2) und (3) verbunden sind.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Bepunktungsschuh (5)die Düsenöffnungen (4a) an einzelnen Stellen gebündelt, sn anderen Stellen in lockerer Reihenfolge, an einzelnen Stellen lotrecht zu der Achse des Bepunktsschuhs, an anderen Stellen in bestimmten Winkeln zu dieser Achse angeordnet sind und damit auf bestimmte Zonen des Oberstempels (7), des Unterstempels (8) und der Matrize (9) der Preßwerkzeuge zeigen.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Gabelung (2)/(3) und der Druckluftquelle (11) bzw. dem Vorratsbehälter (12) elektromagnetisch, penumatisch oder piezoelektrisch betriebene Ventile (10a) bzw. (10b) montiert sind.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß diese einen Näherungsschalter (14) besitzt.

7.) Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch eine elektronische Steuerung (15).