EA003124B1 - Способ и аппарат для герметизации капсул, а также капсулы, пригодные для использования в указанных способе и аппарате - Google Patents

Abstract

Настоящее изобретение касается способа герметизации твердооболочечных капсул, имеющих коаксиальные части корпуса, которые перекрываются при их телескопическом соединении друг с другом, образуя тем самым зазор вокруг контура капсулы; при этом способ включает в себя стадии индивидуальной подачи герметизирующей жидкости, включающей растворитель, однородным образом к внешнему краю зазора герметизируемой капсулы для образования кольца из жидкости вокруг контура капсулы, удаления избытка герметизирующей жидкости с наружной стороны капсулы, высушивания капсулы путем подведения тепловой энергии извне при одновременном аккуратном опрокидывании капсул и их транспортировке по спиральному пути.

Description

Настоящее изобретение относится к способу и к аппарату, пригодным для герметизации телескопически соединяющихся капсул с коаксиальными, частично перекрывающимися частями корпуса путем последовательного подведения растворителя и тепловой энергии. Кроме того, настоящее изобретение относится к конструкции капсул, особенно подходящей для использования в таком процессе и аппарате.

Капсулы, предполагаемые к герметизации с помощью настоящего изобретения, в предпочтительном варианте являются твердооболочечными желатиновыми капсулами или другими капсулами, изготовленными из материалов или их композиций, имеющими фармацевтически приемлемые химические и физические свойства.

Проблема, которую надо решить в отношении таких капсул в сравнении с другими дозировочными формами, заключается в том, что коаксиальные части корпуса должны быть хорошо герметизированы, чтобы избежать утечки содержимого капсул наружу или его загрязнения. Во-вторых, порча содержимого капсулы или капсулы как таковой в целях безопасности должна быть очевидной и видимой снаружи, и любая технология герметизации капсул должна быть пригодной для производства продукции в больших объемах, чтобы уменьшить время производства и стоимость, а также уменьшить отходы, возникающие из-за дефектов продукта.

Патенты ЕР 0 116 743 А1 и ЕР 0 116 744 А1 раскрывают, соответственно, подобные способы и устройства для герметизации таких капсул, имеющих твердооболочные коаксиальные крышечную и корпусную части, которые перекрываются при телескопическом соединении. Используемый процесс включает стадии погружения партий произвольно ориентированных капсул в сетчатые корзины, или капсул, ориентированных их крышечной частью вверх, в герметизирующую жидкость, применяя капиллярный эффект в области перекрытия крышечной и корпусной частей или распыляя герметизирующую жидкость либо отгоняя ее с паром на шов перекрытия, удаления герметизирующей жидкости с поверхности капсул с помощью воздушного компрессора, и подведения тепловой энергии к капсулам во время транспортировки корзин через сушильную камеру. В обоих документах раскрывается использование разнообразных герметизирующих жидкостей, а также конкретных температур и способов подвода тепловой энергии, раскрытие которых включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Патент ЕР-0 180 543 А1 раскрывает также метод герметизации телескопически соединяемых капсул с коаксиальными частями корпуса путем последовательной подачи герметизирующей жидкости к перекрывающейся области на стыке между крышкой и корпусом, удаления избытка герметизирующей жидкости и подвода тепловой энергии с целью сушки. Этот доку мент описывает, в частности, различные конструкции капсул, пригодные для использования при такой обработке, которые имеют специальную структуру с направляющими выступами на крышке и/или на корпусе для точного коаксиального позиционирования крышки и корпуса друг относительно друга. Раскрытие этого документа также включено в настоящее описание в качестве ссылки.

Предшествующие системы герметизации телескопически соединяемых капсул с коаксиальными частями корпуса путем последовательной подачи растворителя и тепловой энергии отчасти несовершенны в отношении качества спая и контролируемости параметров процесса, влияющих на качество спая.

Настоящее изобретение имеет своей задачей создание улучшенных способа и аппарата для герметизации телескопически соединяемых капсул с коаксиальными частично перекрывающимися частями корпуса путем последовательной подачи растворителя и тепловой энергии, а также улучшенной конструкции капсулы, годной для использования в таком способе и аппарате.

В соответствии с этой задачей настоящее изобретение предлагает способ и аппарат для герметизации телескопически соединяемых капсул с коаксиальными частично перекрывающимися частями корпуса и конструкцию капсулы, как это определено в прилагаемой формуле изобретения.

Далее настоящее изобретение будет описано в деталях, на примерах, со ссылкой на сопровождающие описание чертежи, где фиг. 1 показывает в увеличенном масштабе детали устройства перекрывающейся герметизирующей части капсулы согласно настоящему изобретению и фиг. 2 показывает схематично структуру сушильной корзины, используемой в способе и аппарате согласно настоящему изобретению, а также часть капсул во время их обработки.

Вначале будет сделано общее описание системы, включающей способ, аппарат и капсулы согласно настоящему изобретению, с целью выделить ее основные черты и аспекты. Приведенный ниже перечень не выстроен в какомлибо порядке и не является исчерпывающим, а только кратко охватывает преимущества, которые отличают настоящую систему от предшествующих способов.

Настоящее изобретение обеспечивает следующие преимущества.

Нет необходимости в ориентированных капсулах, что упрощает работу с ними и увеличивает надежность процесса.

Подвод герметизирующей жидкости пространственно регулируем в целях оптимизации положения смоченных площадей для обеспечения хорошей герметизации при минимальной толщине и с как можно более быстрым высушиванием.

Температура герметизирующей жидкости может регулироваться для достижения эффективного всасывания и оптимальной скорости растворения. Это означает использование как систем нагревания, так и систем охлаждения, поскольку, например, системы, использующие желатиновые капсулы, требуют температур выше комнатной, в то время как системы на основе НРМС (гидроксипропилметилцеллюлозы) лучше всего работают с горячими растворителями и когда сушка осуществляется при комнатной температуре.

Объем герметизирующей жидкости, подводимой в пространство вокруг зазора между частями корпуса капсулы, то есть крышкой и корпусом, регулируется во избежание избыточного смачивания.

Герметизирующая жидкость наносится вокруг капсулы однородным образом, чтобы достичь требуемой полной герметизации.

Избыточное количество герметизирующей жидкости удаляется с помощью комбинированного воздействия воздушных струй и/или отсасывания воздуха.

Система сконструирована таким образом, что изменение размера капсул требует минимального изменения компонентов.

Система сконструирована для работы с целым рядом герметизирующих жидкостей, включающим, но не ограниченным такими жидкостями как спиртово-водная смесь в случае желатиновых капсул, как описано в патентах ЕР 0 116 743 А1 и ЕР 0 116 744 А1, включенных в качестве ссылок. Для капсул, изготовленных из других материалов, например крахмала, НРМС и т. д., требуются альтернативные растворяющие системы. Чтобы используемые процессы были оптимизированы и хорошо управляемы, настоящее изобретение обеспечивает широкие возможности управления параметрами, критическими для процессов герметизации и сушки, такими как температура, состав растворителей, время, воздушные потоки.

Транспортировка капсул после герметизации достигается способом, который минимизирует контакт капсул с поверхностями аппарата и друг с другом, чтобы уменьшить риск прилипания или нанесения повреждений косметического характера.

Скорость сушки капсул тщательно контролируется, чтобы гарантировать, что внутренние перекрывающиеся поверхности надежно соединяются друг с другом по мере испарения растворителя, но в то же время жидкость не имеет достаточно времени для диффузии в объем материала капсулы.

Надежное присоединение крышки к корпусу требует, чтобы перекрывающиеся поверхности были в контакте в положении, в котором поверхность будет сварена в шов, и с силой, сопоставимой с минимальным временем, требуемым для того, чтобы длинноцепочечные молекулы желатина переплелись друг с другом. Это определяет ту скорость сушки, на которую должна быть настроена система.

Контактное давление между соединяемыми поверхностями поддерживается комбинацией взаимовлияющих сил, обусловленных точным производственным контролем за капсулами и расширением желатина благодаря поглощению жидкости.

Сушка всех поверхностей при постоянной скорости необходима для того, чтобы избежать искажений или плохой герметизации, и достигается механизмом опрокидывания капсул при обдувке воздухом в сушильной корзине настоящего изобретения.

При осуществлении процесса сушки используется воздушный поток с управляемыми температурой, скоростью и влажностью, выбранными таким образом, чтобы достичь температуры, времени, профиля влажности, необходимых для достижения крепкого соединения капсул.

Капсулы сушатся в сушильной корзине, которая обеспечивает управление скоростью транспортировки, в то же время подвергая капсулы аккуратному опрокидыванию, чтобы обеспечить однородную сушку всех поверхностей и чтобы капсулы не слипались друг с другом.

Поверхность, материал и форма винта в сушильной корзине сконструированы таким образом, чтобы гарантировать, что капсулы не удерживаются и минимально повреждаются при контакте с ним во время обработки.

Пористость конструкции, образующей сушильную корзину, продумана таким образом, чтобы обеспечить малое сопротивление воздуху и равномерный поток воздуха на капсулы.

Две или более параллельные сильные воздушные струи, регулируемые по ширине и положению, направлены вверх вдоль линии от самой нижней точки сушильной корзины со скоростью, достаточной, чтобы поднять все капсулы, стремящиеся прилипнуть к поверхности.

Управление скоростью вращения сушильной корзины позволяет обеспечить управление временем сушки, так как скорость аксиальной передачи является функцией скорости вращения.

Управление параметрами осушивающего воздуха достигается использованием управляющих сервосистем, поддерживающих однородные условия даже в случае внешних изменений.

Система полной герметизации выполнена в виде автономного блока с малой зоной обслуживания, что делает возможным его установку непосредственно вблизи линий заполнения капсул.

Таким образом, система согласно настоящему изобретению дает возможность герметизировать наполненные жидкостью капсулы немедленно после заполнения со скоростями, совместимыми с обычными линиями заполнения капсул.

Так как аппарат согласно настоящему изобретению может заправляться из стандартного накопителя, отсутствует требование плотного соединения выхода наполнителя со входом герметизирующего аппарата согласно настоящему изобретению. Это допускает использование буферных объемов для сглаживания потока изделий в случае коротких остановок наполнительного либо герметизирующего аппаратов.

Основное усовершенствование способа и аппарата согласно настоящему изобретению по сравнению с предыдущими поколениями герметизирующих систем заключается в регулировании геометрии зазора между частями корпуса капсул для обеспечения полностью равномерного капиллярного затекания жидкости вдоль всей длины перекрывания, а также в конструктивном решении процесса сушки или соответствующих устройств для этого, шага, которые удаляют растворитель таким путем, что это вызывает полное перекрытие зазора и превосходное слипание вместе частей корпуса.

Конструкция капсулы

Конструктивно капсула, более всего подходящая для использования в герметизирующей системе согласно настоящему изобретению, состоит из двух половинок, которые частично перекрываются концентрическим образом при их телескопическом соединении. Основной способ, с помощью которого выполняется уплотнение между двумя половинками, заключается во введении растворителя либо герметизирующей жидкости в зазор между двумя половинками в область их перекрытия, так что как только растворитель испаряется, внутренние поверхности приводятся в контакт, пока они мягкие, и сплавляются друг с другом.

Для достижения с помощью этого способа хорошей герметизации необходимо, чтобы герметизирующая жидкость, то есть растворитель, заполнял весь зазор между поверхностями, которые должны быть соединены вместе. Для капсул это полная длина перекрывающейся области между крышкой и корпусом. Две поверхности, которые должны быть соединены вместе, должны реагировать с растворителем таким образом, чтобы внутренние поверхности были мягкими и были прихвачены друг к другу, в то время как они сведены вместе для формирования соединения. Это может быть достигнуто регулированием температуры и времени, в течение которого растворитель находится в зазоре до того, как он испаряется, приводя поверхности в контакт. Наконец, операция удаления растворителя требует приложения силы к двум соединяемым поверхностям, чтобы удержать их вместе, в то время как образуется соединение.

В настоящем изобретении решение этих проблем основано на конструкции капсулы, применении растворителя и механизме сушки.

Для обеспечения однородного заполнения зазора растворителем капсула сконструирована таким образом, что она имеет элементы, равномерно отделяющие друг от друга обе поверхности на заранее определенном расстоянии, в то время как в зазор вводится растворитель. Если зазор широк в одних местах и отсутствует в других, тогда распределение растворителя по площади будет меняться, что приведет к плохой герметизации в некоторых точках вокруг капсулы. Предусматривается, что зазор полностью закрывается, когда удаляется растворитель и образуется соединение. Вызывающие закрытие зазора силы ограничены по величине, так что любое сопротивление поверхностям, притянутым друг к другу, может уменьшить силу соединения. Кроме того, поскольку продукт внутри капсулы не является растворителем для материала капсулы и, если он проникнет в зазор, он будет блокировать действие герметизирующего растворителя, конструкция капсулы предпочтительно выполняется такой, чтобы предохранить загрязнение зазора продуктами, находящимися внутри капсулы.

Важным аспектом изобретения является точность, с которой все эти требования выполняются в допусках предприятия-производителя капсул и в ходе регулирования таких параметров как температура, время, объемы растворителей, локализация растворителя, условия сушки в герметизирующей системе.

Имеются различные конструкции капсул, позволяющие достичь требуемого регулирования зазора, в то же время обеспечивающие все другие требования к капсулам, такие как внешний вид, технологичность, легкость проглатывания и т.д. Ряд подходящих конструкций был включен в виде ссылок в описание изобретения ЕР-0 180 543 А1. В одной предпочтительной реализации используется симметричное расположение, по крайней мере, трех наростов в корпусе, которые могут произвольно входить в зацепленение с углублениями или канавкой в крышке. Эти элементы обеспечивают аксиальное позиционирование и поддерживают крышку в концентрическом положении относительно корпуса, обеспечивая, таким образом, равномерный зазор. Конкретная реализация изобретения может включать один или более вариантов, таких как наличие аксиальных приподнятых колец и согласующих пазов, наличие поверхностей с равномерной шероховатостью на одной или более сторонах, наличие множества наростов и углублений, совокупность расположенных по круговому контуру канавок и углублений, а также наличие спиральных выступов и углублений.

Размер зазора выбран таким образом, что объем затекающего по капиллярному механизму растворителя достаточен для того, чтобы залить внутренние поверхности зазора настолько, чтобы модифицировать их, сделав мягкими и клейкими, что позволяет им соединиться при придавливании друг к другу. Этот объем будет зависеть от материала, температуры и силы, прикладываемой с целью соединения поверхностей. Обычно величина зазора лежит в интервале от 0,05 до 0,5 мм. Объем растворителя, требуемый для начального заполнения зазора, обычно лежит в интервале от 5 до 20 мкл.

Для того, чтобы сделать возможным смыкание зазора после удаления растворителя, следует принять в расчет, совершаемое при этом движение. Это может быть достигнуто с помощью ряда конструктивных решений, общей чертой которых является то, что в этих конструкциях отсутствуют элементы, выступающие в зазор, которые остаются достаточно жесткими и предотвращают смыкание зазора. В случае использования специальных элементов, обеспечивающих зазор, особенно целесообразна такая конструкция этих элементов, при которой, становясь мягче по мере действия растворителя, элементы искажаются таким образом, чтобы осуществить требуемое движение. Пример такого элемента показан на фиг. 1.

Геометрия показанного на этом чертеже элемента, обеспечивающего зазор, такова, что имеется окружающее пространство, позволяющее материалу нароста стечь внутрь при смыкании зазора. Возможны соответствующие конструктивные решения для других реализаций при условии следования принципу, согласно которому допускается деформация форм, приспособленных к минимальному движению.

Предохранение от попадания продукта в область зазора, когда там присутствует растворитель, требует обеспечения герметизации на конце зазора, обращенном во внутреннюю область капсулы, обеспечения положительного давления извне внутрь капсулы для предотвращения затекания продукта в зазор, и/или иммобилизации продукта для предотвращения его втекания в узкий зазор.

В предпочтительном варианте реализации капсулы, используемом в способе и аппарате согласно изобретению, применяется герметизация верхней части зазора с помощью соответствующей конструкции элементов, обеспечивающих сцепление.

Подача растворителя

Второе требование к процессу герметизации заключается в модифицировании внутренних поверхностей зазора между крышкой и корпусом, так чтобы они становились мягкими и клейкими по мере их притягивания друг к другу. Как было описано ранее, это требует контроля за типом и количеством герметизирующей жидкости или растворителя, а также за его тем пературой. Настоящее изобретение обеспечивает механизм реализации своей концепции с помощью широкого диапазона растворителей, тип которых описан в предыдущих заявках на патент, имеющих отношение к настоящей области или включенных в качестве ссылок. Использование капсул, имеющих хорошо регулируемый зазор, герметично изолируемый от содержимого капсул, облегчает пропитку внутренних поверхностей требуемым объемом растворителя.

В предпочтительном варианте воплощения изобретения растворитель подается к внешнему краю зазора однородным образом по всему круговому контуру. Эффекты поверхностного натяжения оттягивают растворитель снаружи равномерно в зазор при условии равномерности зазора. Для предотвращения размягчения наружных поверхностей весь избыточный растворитель удаляется настолько быстро, насколько это возможно.

Имеются различные методики доставки растворителя в зазор, включая распыление, идущее из нескольких точек вокруг капсулы и направленное к наружному краю зазора и длящееся в течение периода, достаточного для доставки соответствующего объема растворителя на капсулу, либо вышеописанную реализацию изобретения, но в которой распыление заменено линейкой пьезо- или термальных чернильных сопел, распределяющих соответствующий растворитель, либо систему губок, кистей, фитилей и т.д., которые переносят растворитель путем контакта в требуемое положение, а также струи паров растворителя, направленные к открытому концу зазора для конденсации паров непосредственно на капсуле.

В дополнение к распределению требуемого объема равномерно вокруг входа в зазор, система должна убирать весь избыточный жидкий растворитель с поверхности капсулы, до того как он размягчит материал. Это может быть достигнуто различными способами, включая отсасывание жидкости, использование воздушных струй для выдувания жидкости с поверхности, капиллярное всасывание и поглощение жидкости при контакте, использование встряски для отбрасывания избыточной жидкости, либо комбинацией этих мер.

В предпочтительном варианте реализации герметизирующего аппарата согласно настоящему изобретению используется три распыляющие форсунки, отделенные друг от друга углом в 120° вокруг окружности и направленных к наружному просвету зазора, образованного в месте переналожения, при этом избыточная жидкость удаляется с помощью комбинированного воздействия воздушных струй и отсасывания. В дополнение к точному регулированию объема растворителя и места, к которому он доставляется, необходимо поддерживать в определенных пределах температуру капсул, растворителя и атмосферы. Требуемый уровень регулирования зависит от материалов и изменяемости параметров окружения. Аппарат обеспечивается подходящей для этих целей системой регулирования температуры, обеспечивая соответствующие условия для функционирования в широком диапазоне параметров окружения.

Удаление растворителя

Третье требование заключается в удалении растворителя в зазоре таким способом, который создает силу, удерживающую поверхности вместе во время их высыхания. Окончательный способ удаления растворителя - его удаление в виде паров, при этом его транспортировка осуществляется путем захвата в воздушный поток при соответствующей температуре. Транспортировка растворителя от зазора до воздушного потока осуществляется по нескольким механизмам, таким как движение вдоль зазора для обеспечения испарения с подвергающейся воздействию поверхности жидкости, диффузия через материал крышки капсулы для испарения с внешней поверхности, диффузия через материал корпуса капсулы и смешивание с содержащейся в капсуле жидкостью или поглощение этой жидкостью, а также диффузия внутрь и связывание с материалом крышки и корпуса капсулы.

Все эти методы могут быть применены в процессе сушки таким образом, чтобы растворитель удалялся без введения воздуха. Когда это происходит, атмосферное давление сдавливает поверхности крышки и корпуса вместе под давлением вплоть до 100 000 Н/м².

Все эти механизмы транспортировки ускоряются при увеличении температуры. Однако избыточная температура может привести к ситуациям, которые не дают сформироваться хорошему соединению, таким, например, как формирование паровых пузырьков и искажение поверхности, избыточные скорости течения жидкости, позволяющие захватывать воздух, рост внутреннего давления, смещающий воздух из внутренней части капсулы через зазор, термические напряжения, искажающие капсулу, либо избыточное высушивание внешних поверхностей, увеличивающее жесткость и не допускающее смыкания зазора.

Настоящее изобретение оптимизирует температуру и поток воздуха для обеспечения высушивания капсул с приемлемой скоростью без ухудшения качества герметизации, осуществляемой любым из описанных выше механизмов.

Далее в деталях будет описана предпочтительная реализация аппарата для герметизации капсул.

В одной предпочтительной реализации все требования и все устройства для эффективной герметизации реализованы в автономной машине.

В этом варианте реализации изобретения имеется входной загрузочный бункер, который может получать капсулы от любого источника с любой скоростью. Обычно капсулы подаются с помощью конвейера или воздушной транспортной системы.

На этой стадии капсулы, при помощи элементов на крышках и корпусах, находятся в механически закрытом состоянии с целью частичной герметизации, достаточной для предотвращения вытекания содержимого капсул во время механической транспортировки вместе с герметизирующей системой.

Загрузочный бункер сконструирован таком образом, чтобы подавать капсулы в ряд входных труб, которые будут транспортировать эти капсулы в герметизирующий аппарат. С помощью силы тяжести капсулы подаются из загрузочного бункера в трубы, при этом такому передвижению капсул помогает возвратно-поступательное движение труб в вертикальном направлении в пределах от 0,5 до 5 см и при скорости, обеспечивающей плавное, безостановочное движение.

Между загрузочным бункером и подающими трубами может быть вставлено обычное устройство ориентации капсул, обеспечивающее вход капсул в трубы с заранее определенной ориентацией. Эта функция не является необходимой для эффективной герметизации, но может быть использована в комбинации с головкой с уменьшенной зоной распыления, сконструированной с целью минимизации объема используемого растворителя или для ограничения размягчения внешних поверхностей капсул.

В одном варианте реализации изобретения использовано шесть труб, и это число будет взято как пример для последующих описаний, однако, для обеспечения требуемой пропускной способности могут использоваться варианты реализации с любым числом параллельных путей.

Капсулы во входных трубах предохраняются от движения с помощью механических задвижек, циклы открывания которых регулируются с помощью устройства управления системой. Для реализации герметизирующей функции необходимо выполнить большое число точно синхронизированных во времени и согласованных между собой действийю. В предпочтительном варианте реализации изобретения все эти действия контролируются с помощью устройства управления с программируемой логикой (РЬС), так что последовательность действий и их синхронизация во времени могут регулироваться, удовлетворяя требованиям, чтобы ряд растворяющих систем подходил к капсулам различных конструкций и изготовленных из различных материалов. Отличительной особенностью настоящего изобретения является то, что применение РЬС позволяет с помощью только одной машины работать с различными процессами, материалами и размерами капсул.

Действия, команду на выполнение которых дает устройство управления, могут осуществляться с помощью комбинации ряда исполнительных механизмов, включая такие как (но не ограничиваясь только ими) соленоиды, пневматические вентили и цилиндры, моторы и кулачки.

В начале цикла герметизации РЬС освобождает задвижку, удерживающую капсулы, и позволяет идущей впереди капсуле в каждой из труб упасть в то место, где будет осуществляться герметизация. Это место известно как распылительная штанга. В распылительной штанге имеется механизм, удерживающий капсулу на месте, в то время как растворитель распыляется на среднюю часть капсулы таким образом, что он равномерно контактирует по окружности с концом переналагающейся области, создаваемой наложением крышки поверх корпуса. Это достигается путем окружения каждой капсулы кольцеобразным патрубком, в котором имеется ряд небольших отверстий. Эти отверстия расположены и повернуты таким образом, чтобы истекающая из них жидкость достигала капсул в желаемом месте. Если капсулы не ориентированы, тогда поверхность на капсуле, пересекающаяся с растворителем, должна быть такой, чтобы, независимо от ориентации капсулы, край зазора был покрыт растворителем. Если капсулы ориентированы, покрываемая растворителем площадь может быть уменьшена как раз до поверхности вокруг конца зазора. Чтобы достичь желаемой кроющей способности системы, отверстия расположены под углом, обычно под углом в 45°, и равномерно распределены вокруг капсулы.

В каждой распыляющей штанге имеются отверстия для каждой из труб подачи капсул, обычно шести, и жидкость подается в распыляющие сопла по патрубкам в распыляющей штанге. Жидкость принудительно направляется из сопел на капсулы благодаря подаче давления, осуществляемой путем подключения сопел к находящемуся под постоянным давлением источнику через регулирующие вентили. Форма и объем растворителя, доставляемого к капсуле, регулируются с помощью устройства управления вентилем ΕΤΌ-типа путем регулирования времени, в течение которого вентиль открыт, и давления в источнике давления. Для предотвращения подачи растворителя в те моменты, когда это не требуется, в линию подачи растворителя могут быть включены дополнительные блокировочные вентили.

Система обычно подает объемы жидкости в пределах от 20 до 200 мкл на каждую капсулу, оказываемое давление лежит в пределах от 1 до 5 манометрических бар, время распыления находится между 0,1 и 1 с, в зависимости от размера и материала капсул.

Скорость и объем потока растворителя в кольцеобразное пространство вокруг капсулы могут регулироваться для достижения желаемой формы, чтобы обеспечить однородное проникновение растворителя в зазор между крышкой и корпусом. Это включает в себя режимы такого типа как высокоскоростной режим для формирования аэрозольного тумана, среднескоростной режим для формирования жидкой струи на поверхность, и низкоскоростной режим для формирования кольца из жидкости, которое простирается ровно настолько, чтобы коснуться капсулы.

Система подает к капсуле больше растворителя, чем может быть поглощено зазором, с целью обеспечения условий, чтобы вся площадь была хорошо снабжена растворителем. Избыточный растворитель удаляется из пространства вокруг капсулы вакуумным отсасыванием и/или воздушными струями. Это действие также контролируется с помощью РЬС, и смесь воздух/растворитель удаляется из области вокруг каждой капсулы через дополнительную линейку отверстий, примыкающих к распылительным соплам. Эти отверстия соединены между собой второй системой трубопроводов и подсоединены к распылительной штанге, то есть подсоединены к вакуумному насосу и улавливающему резервуару, в котором могут конденсироваться пары растворителя и улавливаться жидкость.

По завершению распыления растворителя и удаления его избытка капсулы находятся в состоянии, когда растворитель находится на своем месте в зазоре, но сами капсулы еще липкие в результате действия растворителя на внешние поверхности. Далее капсулы должны быть высушены при тщательно контролируемых условиях, так чтобы спай формировался правильно и капсулы не слипались вместе или не получали косметических повреждений из-за прилипания к другим поверхностям.

Способ, с помощью которого это достигается в предпочтительном варианте осуществления изобретения, заключается во вращении распылительной штанги и уведении ее в сторону от подающих труб, чтобы отцентрировать капсулы относительно входных отверстий сушильной корзины. Это достигается установкой распылительной штанги в цилиндре, который может вращаться. Для удаления капсул от распылительной штанги цилиндр поворачивается на 120°, и капсулы выбрасываются с помощью комбинации толкающих стержней и воздушных струй. Капсулы падают вниз по отдельным собирающим трубам, наклоненным под углом в 60°, в один конец сушильной корзины.

Чтобы поддерживать высокую пропускную способность, цилиндр, на котором установлены распылительные штанги, имеет крепления для 3 распылительных штанг, расположенных друг относительно друга с 120°-ным интервалом. То движение вращения, которое выбрасывает капсулы, доставляет новую распылитель13 ную штангу под подающие трубы, готовые к началу нового цикла.

Дополнительный элемент позволяет цилиндру с распылительной штангой вращаться в противоположном направлении, когда на это дается команда от РЬС и для того, чтобы капсулы выбрасывались на отдельный затвор, который подает их не в цилиндр, а в отдельное выпускное отверстие. Это позволяет вынимать капсулы из машины после герметизации, но до сушки, чтобы выполнить процедуры диагностики или измерений.

Чтобы машина работала с капсулами различных размеров и при этом поддерживала точный контроль, как за подачей капсул, так и за процедурой герметизации, нужно осуществить некоторые изменения в аппаратуре, позволяющие приспособиться к изменению размера капсул. В предпочтительном варианте изобретения эти изменения ограничиваются небольшим числом легкодоступных элементов, таких как узел подающих труб, распылительные штанги и выходное решето.

В дополнение, чтобы гарантировать, что машина функционирует правильно, может быть использован ряд датчиков, гарантирующих, что капсулы и жидкости имеются в наличии и были соответствующим образом транспортированы. Эти датчики включают в себя оптический датчик на входном бункере для определения наличия капсул, оптоволоконные датчики в трубах между распылительными штангами и цилиндром сушки, датчики давления и вакуума в соответствующих местах, а также датчики расхода жидкости.

Корзина, в которую капсулы выбрасываются после наполнения, содержит трубчатую систему с открытыми сетками и с внутренними спиральными направляющими. Цилиндр медленно вращается, так что внутренняя спираль заставляет капсулы, которые падают на нее с боков, когда они поднимаются этим вращением, двигаться вдоль оси цилиндра. Таким способом капсулы аккуратно опрокидываются вокруг цилиндра, двигаясь по спиральному пути внутренней спиральной направляющей(их).

Функции сушильной корзины

Условия, при которых капсулы высушиваются после того, как растворитель был введен в зазор, критичны для достижения хорошей герметизации. Ключевые действия, которые должны быть выполнены в процессе сушки, таковы:

капсулы транспортируются через зону сушки в контейнер для хранения насыпью;

время, которое капсулы находятся в зоне сушки, контролируется таким образом, чтобы гарантировать, что капсулы являются достаточно сухими на входе в контейнер для хранения насыпью, чтобы не прилипнуть друг к другу;

воздух обдувает капсулы со всех сторон, чтобы достичь быстрого равномерного высыхания;

контакт капсул друг с другом сведен к минимуму, чтобы предотвратить их прилипание друг к другу;

контакт капсул с корзиной сведен к минимуму, чтобы предотвратить прилипание к стенкам; и механическая ударная нагрузка на капсулы сведена к минимуму, чтобы предотвратить их повреждение.

Сушильная корзина в предпочтительном варианте имеет конструкцию, которая включает цилиндрическую структуру, преимущественно изготовленную из сетки из нержавеющей стали. Внутренняя часть, которая предпочтительно состоит из двухспиральной направляющей, также изготовлена из нержавеющей стали.

Размеры цилиндра предпочтительно составляют от 600 до 1000 мм в длину при диаметре между 100 и 200 мм, при этом в предпочтительном варианте осуществления изобретения длина составляет 800 мм, а диаметр 160 мм. Величина отношения диаметра к длине выбрана с целью контроля за механическими характеристиками, длина есть функция, требуемой длительности нахождения в зоне сушки, а диаметр есть функция количества обрабатываемых капсул.

В настоящей реализации изобретения при установленных выше размерах длина выбрана такой, чтобы время пребывания капсул в сушильной корзине составляло от 10 до 100 с.

Цилиндрическая сушильная корзина ориентирована своей осью горизонтально. В предпочтительном варианте реализации настоящего изобретения корзина удерживается роликами, что позволяет ей свободно вращаться вокруг горизонтальной оси. Ролики могут быть изготовлены так, чтобы обеспечить достаточное количество функций, давая возможность одному из роликов быть приводимым в действие, чтобы вызывать вращение корзины, либо привод может подаваться непосредственно на корзину путем сочленения на одном ее конце. Методы крепления и передачи вращательного движения должны обеспечивать свободные воздушные потоки через корзину и быть совместимыми с требованиями выполнения операций чистки и поддержания чистоты.

В одном варианте осуществления изобретения внутренняя двойная спираль имеет функцию вынуждать капсулу опрокидываться в одном аксиальном направлении при вращении корзины. Угол наклона и форма спирали критичны для обеспечения того, чтобы все капсулы транспортировались аксиально с одной и той же скоростью. В данном варианте реализации изобретения спираль изготовлена из лопастей, имеющих размах от центрального вала до сетки цилиндра. Каждая лопасть состоит из двух плеч, имеющих размах в диаметрально противоположных направлениях от центрального вала до сетки цилиндра. Каждая лопасть установлена на валу, вращающемся под фиксированным углом по отношению к соседним. Этот угол обычно составляет 12°. Лопасти изготавливаются штамповкой из листов нержавеющей стали толщиной обычно в 0,75 мм и могут быть покрыты политетрафторэтиленом для обеспечения низких значений поверхностной энергии. Соединение лопастей с валом и цилиндром выполняется с помощью механических зажимов, предусмотренных в их конструкциях. Для обеспечения этого вал имеет кольцевые канавки для размещения лопастей на расстоянии, выбранном для обеспечения желаемого шага спирали. Этот шаг обычно составляет 5,993 мм при 118 лопастях, что приводит к двойной спиральной структуре с шагом спирали в 179,8 мм. Вал имеет плоские срезы, расположенные на диаметрально противоположных сторонах, а лопасти имеют соответствующие профили центральных отверстий, так что лопасти могут скользить вдоль вала и фиксироваться в желаемой канавке на валу путем вращения. Соединение лопастей с цилиндром выполняется с помощью канавок на внешнем профиле лопастей, которые согласуются с аксиальными проволоками, прикрепленными к внутренней стороне цилиндрической сетки. В обычном варианте реализации изобретения используется 30 проволок, отстоящих друг от друга на 12°, что соответствует компоновке лопастей. Установка лопастей в корзину осуществляется путем скольжения лопастей вдоль вала и вращения до тех пор, пока они не зафиксируются на месте. Сетка внешней стороны цилиндра сконструирована таким образом, чтобы совмещать функции удерживания капсул и обеспечения соединительными зажимами для лопастей, в то же время максимизируя открытую поверхность для обеспечения хорошего воздушного обдувания. Для достижения этого 134 отдельных кольца из проволоки диаметром 0,16 мм, изготовленной из нержавеющей стали, скреплены сваркой по окружности с 30 продольными проволоками диаметром 0,2 мм, изготовленными из нержавеющей стали и размещенными с образованием 121 шага приращения вокруг окружности. Продольные проволоки находятся внутри кольцевых проволок, так что они выступают в качестве крепежных элементов для лопастей.

В альтернативном варианте реализации изобретения используются отдельные корзины, смонтированные вне отдельных секций, что допускает их легкое снятие. В этом варианте используется 3-см спиральная конструкция, такая, что каждая спираль имеет шаг 240 мм и корзина имеет внутренний диаметр 185 мм. Наружная часть корзины и спиральные лопасти изготовлены из плоских штампованных изделий, каждое с тремя сформированными в нем лопастями и с зазубренным ободом, так что при их укладывании вместе стопкой со сдвигом в 6° вокруг центрального вала слои, благодаря зазубринам, располагаются с интервалом примерно в 4 мм и образуют внутреннюю спираль с требуемым шагом. Известные элементы сцепляют секции вместе, давая возможность приводу с одного конца вращать все секции.

Конструкции сушильной корзины в описанных выше вариантах реализации изобретения представляют собой примеры средств, которыми достигаются требуемые условия транспортировки при прохождении капсул через зону сушки. Эта идея может быть также осуществлена путем использования целого ряда конструктивных решений и методик конструирования. Таковые включают в себя, но не ограничиваются ими, корзины с прямоугольными секциями с плоскими перегородками, развернутыми под углом друг к другу и размещенными таким образом, что, когда корзина вращается, капсулы перемещаются по корзине вверх в одном направлении, как показано на фиг. 2.

Использование прямоугольных секций может существенно уменьшить стоимость производства.

Еще одним альтернативным вариантом является применение системы с ленточным конвейером, где ленточный конвейер имеет открытую сетчатую структуру, позволяющую воздуху циркулировать вокруг капсул, в которой для предотвращения прилипания капсул друг к другу либо к ремню может использоваться вибрация либо воздушная струя, либо труба для сброса капсул с противотоком воздуха, где теплый воздух подается в нижнюю часть вертикальной трубы со скоростью, подобранной таким образом, чтобы вес капсул был чуть больше, чем аэродинамическое сопротивление направленной вверх воздушной струи. Таким образом, скорость движения капсул вниз может регулироваться путем регулировки скорости воздуха, чем достигается время пролета, достаточное для высыхания избыточной жидкости.

В еще одном предпочтительном варианте осуществления цилиндрической сушильной корзины центральный элемент имеет 3 лопасти, образующие 3 переплетенные спирали, расположенные друг по отношению к другу под таким углом, что спираль совершает вдоль длины сушильной корзины число оборотов, находящееся между 2 и 4.

Поскольку как наружный цилиндр, так и спиральные лопасти изготовлены из открытой сетки, это позволяет воздуху, протекающему через сушильную корзину, свободно перемешиваться с капсулами.

Чтобы удерживать корзину, последняя помещена в контейнер охватывающего типа из сплошного материала с вентиляционными отверстиями для входа и выпуска воздуха. Воздух входит через две или более аксиальные щели в основании корзины. Размер щелей выбран таким образом, чтобы обеспечить для входящего воздуха высокую скорость, достаточную для отрыва капсул от внутренней поверхности корзины, чтобы усилить опрокидывающее действие и гарантировать, что капсулы никогда не прилипнут к стенкам и друг к другу. Воздух покидает камеру через отверстия, расположенные в противоположной стороне от подачи капсул.

Подаваемый в сушильную корзину воздух идет от компрессорного устройства, способного поставлять большие объемы воздуха с большой скоростью. Чтобы довести температуру воздуха до требуемой, между компрессором и входными щелями устанавливаются подогревающие либо охлаждающие теплообменники. Воздух, входящий в компрессор из комнаты, повышает свою температуру путем сжатия, то есть даже без дополнительного кондиционирования он будет входить в сушильное устройство, имея температуру от комнатной до превышающую комнатную на 30°. Путем нагревания или охлаждения температура может регулироваться в диапазоне от 5 до 80°С. Охлаждающий теплообменник предпочтительно представляет собой воздушноводяную систему, подобную по форме той, какая используется в автомобилях. Откачка из сушильной корзины осуществляется дополнительным большеобъемным воздушным насосом, который направляет воздух и пары растворителя по трубопроводной конструкции за пределы машины.

Отработанный воздух может быть затем отведен либо в комнату, в наружную воздушную среду через воздуховоды и вытяжную трубу, либо в испаритель/газоочиститель для удаления растворителя и кондиционирования отработанного воздуха для его выброса.

Выбор системы выброса зависит от места выполнения работ и используемого растворителя.

Использование насосов для подачи и удаления воздуха дает возможность регулировать давление в корзине. Там, где следует избегать выброса растворителя в окружающий воздух, важно, чтобы во всех местах внутри сушильного устройства давление было меньше, чем давление в комнате. РЬС может управлять моторами, приводящими в действие оба насоса, и таким образом независимо регулировать давление и скорость потока.

Применение спирали в сушильной корзине означает, что время пребывания капсулы в сушильной корзине регулируется просто с помощью изменения скорости вращения. Когда капсулы достигают конца корзины, они падают на решето и сбрасываются в контейнер хранения или в транспортирующий механизм.

Если используемый растворитель не должен выбрасываться в атмосферу комнаты, в систему могут быть включены дополнительные элементы, обеспечивающие удаление всего растворителя с помощью продувки воздухом. Эти элементы включают в себя направляющие экраны вокруг цилиндра с распылительной штангой, которые образуют по существу закрытый объем, соединенный с насосом откачки воздуха для обеспечения того, чтобы все выделенные в этой области пары были удалены, прозрачный направляющий экран для установки подающей трубы на место, дающий возможность оператору видеть распылительные штанги с вылитым в них растворителем еще до начала цикла герметизации с целью визуальной проверки функционирования системы, уравновешивание воздушных потоков с помощью давления для обеспечения того, чтобы все содержащие растворитель объемы находились под давлением ниже атмосферного, расположение воздушных потоков на выходе, дающее капсулам возможность выхода без потери паров растворителя, при этом в экстремальных случаях покидающие сушильное устройство капсулы могут помещаться в герметичный контейнер, через который продувается воздух с целью удаления остаточных паров растворителя, контрольные блокировки для предотвращения доступа, на время после распыления, к участвующим в подаче жидкости частям машины, что позволяет потокам воздуха удалить остаточные пары растворителя, и/или отбор всех материалов, находящихся в контакте с жидкостью или парами растворителя, чтобы не допустить их разрушения в результате длительной эксплуатации.

Claims (11)

1. Способ герметизации твердооболочечных капсул, имеющих коаксиальные части корпуса, которые перекрываются при их телескопическом соединении друг с другом, образуя тем самым зазор вокруг контура капсулы, включающий стадии индивидуальной подачи герметизирующей жидкости, включающей растворитель, однородным образом к внешнему краю зазора герметизируемой капсулы для образования кольца из жидкости вокруг контура капсулы, удаления избытка герметизирующей жидкости с наружной стороны капсулы, высушивания капсулы путем подведения тепловой энергии извне при одновременном аккуратном опрокидывании капсул и их транспортировке по спиральному пути.

2. Способ по п.1, в котором избыточную герметизирующую жидкость удаляют с помощью комбинированного воздействия воздушных струй и отсасывания.

3. Способ по п.1 или 2, в котором скорость потока во время подачи герметизирующей жидкости регулируют таким образом, что образуется кольцо жидкости, которое растягивается до размеров, чтобы только касаться капсулы.

4. Аппарат для герметизации твердооболочечных капсул, имеющих коаксиальные части корпуса, которые перекрываются при их телескопическом соединении друг с другом, образуя тем самым зазор вокруг контура капсулы, включающий средства для индивидуальной подачи герметизирующей жидкости, включающей растворитель, однородным образом к внешнему краю зазора герметизируемой капсулы для образования кольца из жидкости вокруг контура капсулы, средства для удаления избытка герметизирующей жидкости с наружной стороны капсулы, средства для высушивания капсулы путем подведения тепловой энергии извне при одновременном аккуратном опрокидывании капсул и их транспортировке по спиральному пути.

5. Аппарат по п.4, в котором указанные средства для индивидуальной подачи герметизирующей жидкости включают совокупность распыляющих сопел, равномерно расположенных вокруг кругового контура капсулы и направленных к наружному просвету зазора перекрытия, и средства для регулирования температуры герметизирующей жидкости, капсулы и атмосферы в зазоре.

6. Аппарат по п.4 или 5, в котором указанные средства для высушивания капсул включают вращающуюся цилиндрическую сушильную корзину с внутренней лопастной системой, расположенной вдоль оси цилиндра и устроенной таким образом, что при вращении сушильной корзины капсулы опрокидываются и транспортируются по спиральному пути.

7. Аппарат по п.6, в котором указанная цилиндрическая сушильная корзина окружена контейнером со сплошными стенками с вентиляционными отверстиями и предусмотрены средства для подачи кондиционированного воздуха в больших объемах и с высокой скоростью в сушильную корзину.

8. Аппарат по п.6 или 7, в котором указанная сушильная корзина имеет прямоугольное сечение и расположенные под углом друг к другу перегородки в качестве внутреннего лопастного устройства.

9. Капсула, имеющая твердооболочечные коаксиальные части корпуса, которые перекрываются при их телескопическом соединении друг с другом, герметизируемые путем воздействия растворителя, подаваемого в область перекрывания, в которой предусмотрены разделяющие элементы, обеспечивающие получение однородного зазора в перекрывающейся области, при этом указанные разделяющие элементы сконструированы таким образом, что они размягчаются под действием растворителя, так что зазор таким образом смыкается.

10. Капсула по п.9, в которой герметизация предусмотрена на конце зазора, обращенном во внутреннюю область капсулы, для предотвращения вытекания в указанный зазор продукта, заполняющего внутреннюю область.

11. Капсула по п.9 или 10, в которой продукт, заполняющий внутреннюю область, иммобилизирован для предотвращения его вытекания в указанный зазор.