EP2019041B1

EP2019041B1 - Stechheber und Verfahren zum volumetrischen Dosieren von Pulver

Info

Publication number: EP2019041B1
Application number: EP20070014754
Authority: EP
Inventors: Seyfang Karlheinz; Wolf Achim; Weber Siegfried
Original assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Current assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Priority date: 2007-07-27
Filing date: 2007-07-27
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2027-07-27
Also published as: EP2019041A1; DE502007003087D1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stechheber zum volumetrischen Dosieren von Pulver mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zum volumetrischen Dosieren von Pulver.
Bei bestimmten Anwendungsfällen kommt es auf eine exakte Abmessung von einzelnen Pulvermengen an, die aus einem Vorrat entnommen und in vorbestimmter Menge beispielsweise in einen Behälter eingefüllt werden sollen. Insbesondere im medizinischen Bereich werden pulvrige Medikamente in Kapseln, Blister oder Dosiergeräte beispielsweise für eine pulmonale Verabreichung eingefüllt. Um die nach medizinischen Maßstäben erforderliche Wirkstoffmenge exakt bereitzustellen, sind Dosierungstoleranzen so klein wie möglich zu halten.
Um unter industriellen Füllbedingungen eine hohe Bearbeitungsgeschwindigkeit bei gleichzeitig hinreichender Genauigkeit zu erzielen, wird verbreitet eine volumetrische Dosierung vorgenommen. Neben Walzendosierern oder dergleichen werden insbesondere sogenannte Stechheber eingesetzt, die eine äußere Dosierhülse und einen darin verschiebbar geführten Dosierkolben umfassen. Der Dosierkolben wird gegenüber einer freien Kante der Dosierhülse zurückgezogen, so dass innerhalb der Dosierhülse eine Dosierkammer gebildet ist. Ein solcher Stechheber, wie er beispielsweise aus der WO 01/96181 A1 bekannt ist, wird mit der Dosierhülse in ein Pulverbett eingetaucht, wobei das Dosiervolumen durch eine Hubbewegung des Dosierkolbens eingestellt wird. Die Dosierkammer befüllt sich mit dem Pulver beim Eintauchen des Stechhebers. Die durch das Volumen der Dosierkammer vorgegebene Pulvermenge bleibt beim Herausziehen des Stechhebers aus dem Pulverbett in der Dosierkammer hängen. Kohäsionskräfte und andere Bindungskräfte zwischen den Pulverkörnern und an den Kammerwänden halten das Pulver in der Dosierkammer. Das Pulver kann mit dem Stechheber transportiert und mittels des Dosierkolbens aus der Dosierkammer heraus in den vorgesehenen Behälter eingefüllt werden.
Unter geeigneten Bedingungen können Pulvermengen auf diese Weise exakt dosiert und abgefüllt werden. Unter bestimmten Umständen ist jedoch das Dosierungsergebnis hinsichtlich seiner Mengenpräzision nicht zufriedenstellend. Beispielsweise sind die zu dosierenden Einzelmengen wegen der beschränkten Kohäsionskräfte bei insbesondere grobkörnigem Pulver limitiert.
Aus der EP 1 024 850 B1 ist ein Inhalator für ein pulvriges Medikament bekannt, welches einen ringförmigen Vorratsraum aufweist. Bei der Anwendung des Inhalators wird eine einzuatmende Teilmenge des pulvrigen Medikaments in einer kreissegmentförmigen Bewegung von der Oberfläche des Pulvervorrates abgezweigt und in den Atemweg gefördert. Damit bei jeder Betätigung eine exakt abgemessene, immer gleichbleibende Pulvermenge abgegeben wird, ist ein möglichst gleichmäßiger Füllstand des pulvrigen Medikaments in Umfangsrichtung des Ringraumes erforderlich. Außerdem ist sicherzustellen, dass das Pulver eine homogene Dichte aufweist, damit jedes abgezweigte Pulvervolumen auch immer eine gleichbleibende Masse aufweist.
Die Befüllung eines solchen oder vergleichbaren Ringraumes erfolgt in vorbekannter Weise mit einem Stechheber von üblicher Bauform. Die mit dem Stechheber volumetrisch dosierte Pulvermenge wird über einen Dorn in den Ringraum eingefüllt. Der mittige Dorn weitet den aus dem Stechheber ausgestoßenen Volumenstrom ringförmig auf und leitet ihn in den ringförmigen Vorratsraum. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die auf diese Weise in Umfangsrichtung erzielbare Gleichmäßigkeit des Füllstandes nicht zufriedenstellend ist. Eine anschließende Vergleichmäßigung des Füllstandes beispielsweise durch Rakeln birgt die Gefahr, unerwünschte lokale Verdichtungen im Pulvervorrat herbeizuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stechheber anzugeben, mit dem bei hoher Dosierungsgenauigkeit eine verbesserte Gleichmäßigkeit der Pulververteilung beim Befüllen von Behältern erzielt werden kann.
Diese Aufgabe wird durch einen Stechheber mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Der Erfindung liegt des weiteren die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum volumetrischen Dosieren von Pulver anzugeben, durch das eine konturgenaue, volumetrisch dosierte Befüllung des Behälters möglich wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 5 gelöst.
Es wird ein Stechheber vorgeschlagen, der als Ringstechheber mit einer ringförmigen Dosierkammer und einem ringförmigen Dosierkolben ausgebildet ist, wobei die ringförmige Dosierkammer radial nach innen durch einen Kern begrenzt ist, und wobei der ringförmige Dosierkolben den Kern umschließt und diesem gegenüber verschiebbar ist.
Im erfindungsgemäßen Verfahren zum volumetrischen Dosieren von Pulver, insbesondere von pulvrigem Medikament, wird der Ringstechheber ausgehend von einer Ausgangsposition in das Pulver eines Pulverbettes eingetaucht. Durch axiale Relativverschiebung der Dosierhülse, des ringförmigen Dosierkolbens und zumindest eines Teils des Kerns gegeneinander um einen Kolbenhub wird die Dosierkammer mit dem gewünschten Volumen eingestellt und beim Eintauchen des Ringstechhebers in das Pulverbett mit dem Pulver befüllt. Anschließend wird der Ringstechheber aus dem Pulverbett angehoben, wobei volumetrisch dosiertes Pulver in der ringförmigen Dosierkammer verbleibt.
Mit dem erfindungsgemäßen Ringstechheber und dem erfindungsgemäßen Verfahren erfolgt eine volumetrische Dosierung des Pulvers, bei der eine spätere erwünschte Ringform nicht erst beim Einfüllen bzw. im Behälter selbst erzeugt, sondern bereits im Ringstechheber vorbereitet wird. Hierbei wird sich die Erfahrung zunutze gemacht, dass die volumetrische Dosierung mittels eines Stechhebers potentiell sehr exakt und mit einer eindeutigen Korrelation zwischen Pulvervolumen und gewünschter Pulvermasse ist. Volumen und Masseverteilung im Ringraum sind präzise und nahezu schwankungsfrei einstellbar, ohne dass nennenswerte Mengenschwankungen in Umfangsrichtung festzustellen sind. Die Ringform der Dosierkammer kann insbesondere an eine Ringform eines zu befüllenden Behälters angepasst werden, wobei Letzterer bezogen auf die Umfangsrichtung mit exakt gleichmäßigem Füllstand ohne erhebliche Dichteschwankungen befüllt werden kann. Die ringförmige Dosierkammer weist im Vergleich zu einer herkömmlichen zentralen Dosierkammer bezogen auf das Dosiervolumen eine geringere radiale Erstreckung auf. Kohäsionskräfte und andere Bindungskräfte zwischen den Pulverkörnern reichen selbst bei einem großen Dosiervolumen aus, um eine fehlerfreie Entnahme des Pulvers aus dem Pulverbett sicherzustellen.
In bevorzugter Weiterbildung wird zunächst eine Stirnfläche des Dosierkolbens in Kontakt mit der oberen Oberfläche des Pulverbettes gebracht. Anschließend werden die Dosierhülse und zumindest ein Teil des Kerns um den Kolbenhub in das Pulver des Pulverbettes eingetaucht, wobei der Dosierkolben seine unveränderte Position beibehält. Zweckmäßig wird die Stirnfläche des Dosierkolbens im Anschluß an die Kontaktherstellung mit der Oberfläche um einen Vorkompaktierungshub in das Pulverbett eingetaucht. Vor Beginn der eigentlichen volumetrischen Dosierung führen die Kontaktherstellung und das Eintauchen der Stirnfläche dazu, dass ggf. vorhandene Hohlräume, Brücken oder dergleichen im Pulver einstürzen. Unerwünschte Dichteschwankungen im Pulver werden vermieden. Die Korrelation zwischen abgemessenem Volumen und erwünschter Pulvermasse ist verbessert.
In zweckmäßiger Weiterbilung des Verfahrens ist die Stirnfläche des Zentralkolbens beim Eintauchen des Dosierkolbens zumindest um den Vorkompaktierungshub gegenüber der Stirnfläche des Dosierkolbens zurückgezogen. Hierdurch ist sichergestellt, dass die vorgenannte Vorkompaktierung allein im Bereich des Ringkolbens stattfindet. Eine überflüssige Kompaktierung außerhalb der Dosierkammer, nämlich im Bereich des Zentralkolbens ist vermieden.
In bevorzugter Weiterbildung umfasst der Kern eine dünnwandige, achsparallel zur Dosierhülse angeordnete Kernhülse und einen in der Kernhülse verschiebbaren Zentralkolben. In einem entsprechenden Verfahrensschritt wird nur die Kernhülse ohne den Zentralkolben in das Pulverbett eingetaucht. Das Verdrängungsvolumen des Kerns beim Eintauchen in das Pulverbett ist gegenüber einem massiven Kern deutlich verringert. Eine unerwünschte Verdichtung des Pulvers ist vermieden.
In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Kern und die äußere Dosierhülse relativ zueinander axial verschiebbar. Dies ermöglicht ein sequentielles Eintauchen: Zunächst wird nur die äußere Dosierhülse und erst anschließend der Kern bzw. dessen Kernhülse in das Pulverbett eingetaucht. Die beim Eintauchen prinzipiell unvermeidliche, jedoch nach der Erfindung geringe Dichtestörung des Pulvers wird weiter verringert.
Als weitere Maßnahme zur Vermeidung der Kompaktierung des Pulvers beim Eintauchen des Ringstechhebers ist in zweckmäßiger Weiterbildung eine umlaufende freie Kante der Dosierhülse als Schneide mit einer einseitigen, äußeren Schrägfläche ausgebildet. Auf der Innenseite der Dosierhülse fehlt eine solche Schrägfläche. Beim Eintauchen der Dosierhülse in das Pulverbett wird das hierdurch verdrängte Pulver radial nach außen, nicht jedoch nach innen in die spätere Dosierkammer gedrückt. Das Dosiervolumen des Pulvers bleibt ungestört in seiner ursprünglichen Pulverdichte erhalten.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird der Zentralkolben spätestens beim Eintauchen der Kernhülse um einen Entlastungshub gegenüber der Oberfläche des Pulverbettes zurückgezogen. Hierdurch wird dem Pulver im Bereich der Kernhülse die Möglichkeit gegeben, vom Zentralkolben nicht nur radial nach innen, sondern auch axial nach oben zum Zentralkolben hin verdrängt zu werden, ohne dabei eine übermäßige Verdichtung zu erfahren.
Es kann zweckmäßig sein, zunächst die innere Kernhülse und erst anschließend die äußere Dosierhülse ins Pulverbett einzutauchen. Auch ein zeitgleiches Eintauchen beider Hülsen ist denkbar. Bevorzugt wird die Kernhülse zeitlich nach der äußeren Dosierhülse in das Pulverbett eingetaucht. Es hat sich gezeigt, dass hierbei die geringsten Dichteschwankungen zu erwarten sind.
In vorteilhafter Weiterbildung wird das im Innenraum der Kernhülse befindliche Pulver bis spätestens unmittelbar nach dem Anheben des Ringstechhebers aus dem Pulverbett mittels des Zentralkolbens ausgestoßen. Hierdurch ist sichergestellt, dass der Ringstechheber ausschließlich exakt diejenige Pulvermenge transportiert, die zuvor in der Dosierkammer beim Eintauchen der Dosierhülse und der Kernhülse abgemessen wurde. Die überschüssige Pulvermenge im Innenraum der Kernhülse wird verlustfrei wieder dem Pulverbett zugeführt.
In zweckmäßiger Weiterbildung führt der Dosierkolben vor dem Anheben des Ringstechhebers aus dem Pulverbett einen Kompaktierungshub aus, mit dem das Volumen der Dosierkammer verkleinert wird. Die moderate Volumenverringerung belässt die zuvor volumetrisch abgemessene Pulvermasse unverändert, steigert jedoch die Bindungskräfte der Pulverpartikel untereinander und zu den angrenzenden Oberflächen der Dosierkammer. Hierdurch wird ein verlustfreier Transport der abgemessenen Pulvermenge bei nach unten offener Dosierkammer sichergestellt.
Vorteilhaft führt der Ringstechheber unmittelbar vor dem Anheben aus.dem Pulverbett eine quer zur Hochrichtung verlaufende Scherbewegung aus. Die ringförmige, in der Dosierkammer abgemessene Pulvermenge wird hierdurch von dem übrigen Pulver des Pulverbetts mechanisch getrennt. Es bleiben keine nennenswerten Bindungskräfte in der Trennfläche übrig, die Pulveranteile aus der nach unten offenen Dosierkammer beim Anheben derselben herauslösen könnten.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1: in einer Längsschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ringstechheber mit Einzelheiten seiner konstruktiven Ausgestaltung;
Fig. 2: den Ringstechheber nach Fig. 1 bei der Durchführung einer Vorkompaktierung von Pulver in einem Pulverbett;
Fig. 3: den Ringstechheber nach den vorgenannten Figuren mit in das Pulverbett eingetauchter äußerer Dosierhülse;
Fig. 4: die vorgenannte Anordnung mit zusätzlich eingetauchter Kernhülse bei gleichzeitig angehobenem Zentralkolben;
Fig. 5: die erfindungsgemäße Anordnung mit dem um einen Kompaktierungshub abgesenkten Dosierkolben und nachfolgend durchgeführter Scherbewegung;
Fig. 6: den vorgenannten Ringstechheber unmittelbar nach der Entnahme aus dem Pulverbett mit abgesenktem Zentralkolben;
Fig. 7: einen schematisch angedeuteten Behälter mit einem Ringraum bei dessen Befüllung durch den Ringstechheber nach den Fig. 1 bis 6.

Die Fig. 1 bis 7 zeigen in Längsschnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ringstechhebers 1 als Phasenbilder von verschiedenen Schritten des erfindungsgemäßen Verfahrens zum volumetrischen Dosieren von Pulver 2. In den Fig. 1 bis 7 sind gleiche Merkmale mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Der erfindungsgemäße Ringstechheber 1 ist rotationssymmetrisch zu einer Längsachse aufgebaut, die im Betrieb vertikal, also parallel zur Gewichtskraftrichtung liegt. Der Ringstechheber 1 weist einen radial inneren, etwa zylindrischen Kern 6 auf, der durch eine rohrförmige Kernhülse 7 und einen koaxial darin geführten, dichtend an der Innenwand der Kernhülse 7 anliegenden Zentralkolben 8 gebildet ist. Der Zentralkolben 8 ist parallel zur Längsachse des Ringstechhebers 1 relativ zur Kernhülse 7 verschiebbar.
Eine rohrförmige, etwa zylindrische Dosierhülse 3 des Ringstechhebers 1 umschließt den Kern 6 mit radialem Abstand. In radialer Richtung zwischen der zylindrischen Innenwand der Dosierhülse 3 und der zylindrischen Außenwand des Kerns 6 ist ein ringförmiger Dosierkolben 5 angeordnet. Der ringförmige Dosierkolben 5 umschließt die Außenfläche des Kerns 6 und liegt dabei dichtend an ihr an. Radial nach außen liegt der ringförmige Dosierkolben 5 dichtend an der Innenfläche der Dosierhülse 3 an. Der ringförmige Dosierkolben 5 und der Kern 6 sind in axialer Richtung relativ gegeneinander verschiebbar. Des weiteren ist der Dosierkolben 5 für sich alleine oder gemeinsam mit dem Kern 6 in axialer Richtung relativ zur Dosierhülse 3 verschiebbar.
Fig. 2 zeigt den Stechheber 1 nach Ausführung eines ersten Verfahrensschrittes. In einer nicht dargestellten Ausgangsposition ist der Stechheber 1 zunächst oberhalb eines Vorratsbehälters mit einem Pulverbett 12 aus Pulver 2 mit Abstand zu dessen oberer Oberfläche 13 positioniert. Hiervon ausgehend wird der Stechheber 1 in das Pulver 2 des Pulverbettes 12 eingetaucht. Der Dosierkolben 5 und der Zentralkolben 8 weisen je eine dem Pulverbett 12 zugewandte Stirnfläche 16, 17 auf. Die Stirnfläche 16 des ringförmigen Dosierkolbens 5 liegt in der Position nach Fig. 2 gemeinsam mit freien Stirnkanten der Dosierhülse 3 und der Kernhülse 7 in einer gemeinsamen Ebene.
Im Verfahrensschritt nach Fig. 2 werden zunächst die Stirnfläche 16 des Dosierkolbens 5 einschließlich der freien Stirnkanten der Dosierhülse 3 und der Kernhülse 7 in Kontakt mit der Oberfläche 13 des Pulverbettes 12 gebracht. Im Anschluß an die Kontaktherstellung mit der Oberfläche 13 wird die Stirnfläche 16 zusammen mit den freien Stirnkanten der Dosierhülse 3 und der Kernhülse 7 um einen Vorkompaktierungshub ΔH₁ ausgehend von der Oberfläche 13 in das Pulverbett 12 eingetaucht. Die Stirnfläche 17 des Zentralkolbens 8 ist beim Eintauchen oder während des Eintauchens des Dosierkolbens 5 zumindest um den Vorkompaktierungshub ΔH₁ gegenüber der Stirnfläche 16 des Dosierkolbens 5 zurückgezogen. Im gezeigten Ausführungsbespiel ist sie geringfügig weiter zurückgezogen, so dass ein Kontakt der Stirnfläche 17 mit der Oberfläche 13 des Pulverbettes 12 und eine damit einhergehende Vorkompaktierung des Pulvers 2 im Bereich des Zentralkolbens 5 nicht stattfindet.
Die Dosierhülse 3 weist eine freie, umlaufende Kante 9 auf, die dem Pulverbett 12 zugewandt liegt und die als umlaufende Schneide 10 mit einer einseitigen, ebenfalls umlaufenden äußeren Schrägfläche 11 ausgebildet ist (Fig. 3). Die Innenfläche der Dosierhülse 3 ist in axialer Richtung durchgehend bis zur Schneide 10 zylindrisch mit konstantem Radius ausgeführt, so dass eine axiale Relativbewegung des Dosierkolben 5 und der Dosierhülse 3 gegeneinander unter Beibehaltung ihrer dichtenden Anlage ausgehend von der Kante 9 bzw. der Schneide 10 um einen Kolbenhub H durchgeführt werden kann. Sinngemäß das gleiche gilt auch für die Kernhülse 7: Die Kernhülse 7 und die außenseitig dichtend daran anliegende Innenfläche des ringförmigen Dosierkolbens 5 sind in axialer Richtung durchgehend bis zur Stirnfläche 16 des Dosierkolbens 5 bzw. bis zur freien Kante der Kernhülse 7 zylindrisch mit konstantem Radius ausgeführt. Die dichtende Anlage der Innenseite des Dosierkolbens 5 an der Außenseite der Kernhülse 7 bleibt über den gesamten Kolbenhub H erhalten.
Entsprechend der Darstellung nach Fig. 3 wird die äußere Dosierhülse 3 des Ringstechhebers 1 in einem nächsten Verfahrensschritt ausgehend von der Position nach Fig. 2 relativ zur Stirnfläche 16 um den Kolbenhub H in das Pulverbett 12 hinein abgesenkt. Hierbei ist der durch die Dosierhülse 3 und die Stirnfläche 16 begrenzte Raum mit dem Pulver 2 ausgefüllt. Die Kante 9 der Dosierhülse 3 weist hierbei einen wenn auch geringen Abstand zum Boden des Pulverbettes 12. auf. Die Schneide 10 ermöglicht ein nahezu widerstandsfreies Eindringen der Dosierhülse 3 in das Pulver 2. Die nach außen geneigte Schrägfläche 11 drückt das Pulver 2 im Maße des Verdrängungsvolumens der eingetauchten Dosierhülse 3 radial nach außen beiseite, ohne eine solche Verdrängung radial nach innen vorzunehmen. Im Verfahrensschritt nach Fig. 3 haben sich die Positionen des Dosierkolbens 5, der Kernhülse 7 und des Zentralkolbens 8 relativ zur Oberfläche 13 im Vergleich zur Anordnung nach Fig. 2 nicht geändert.
Ein nachfolgender Verfahrensschritt ist in Fig. 4 dargestellt: Ausgehend von der Position nach Fig. 3 wird als nächstes zumindest ein Teil des Kerns 6, nämlich im gezeigten Ausführungsbeispiel die Kernhülse 7 um das Maß des Kolbenhubes H in das Pulver 2 des Pulverbettes 12 eingetaucht. Im Anschluss daran liegt die umlaufende freie Kante der Kernhülse 7 und die umlaufende Kante 9 der Dosierhülse 3 auf gleicher axialer Höhe. Bezogen auf die radiale Richtung ist zwischen der Kernhülse 7 und der Dosierhülse 3 eine umlaufend ringförmige Dosierkammer 4 gebildet, die radial nach außen durch die Wand der Dosierhülse 3, radial nach innen durch die Wand der Kernhülse 7 und axial nach oben durch die Stirnfläche 16 des Dosierkolbens 5 begrenzt ist. Da die Bewegungsabläufe nach den Figuren 3 und 4 innerhalb des vorkompaktierten Pulvers 2 stattfinden, ist die Dosierkammer 4 vollständig mit vorkompaktiertem und deshalb hinsichtlich seiner Dichte homogenisiertem Pulver 2 gefüllt.
Vom Kern 6 ist lediglich die Kernhülse 7, also nicht der Zentralkolben 8 in das Pulver 2 des Pulverbettes 12 eingetaucht, so dass ein Innenraum 14 der Kernhülse 7 gebildet ist. Im Verfahrensschritt nach Fig. 3 wurde durch das Eintauchen der Dosierhülse 3 in das Pulver 2 ein mit dem Pulver 2 gefüllter Hohlraum gebildet. Von dieser Pulvermenge wird nach Fig. 5 durch das Eintauchen der Kernhülse 7 diejenige Teilmenge abgetrennt, die nunmehr im Innenraum 14 liegt. Die verbleibende Menge des Pulvers 2 füllt die ringförmige Dosierkammer 4 aus. Durch den zuvor eingestellten Kolbenhub H zwischen dem Dosierkolben 5 und den freien Kanten der Hülsen, sowie durch die Radien der Dosierhülse 3 und der Kernhülse 7 ist ein exaktes Volumen der Dosierkammer 4 und der damit volumetrisch dosierten Menge des Pulvers 2 definiert.
Bei geringen Durchmessern des Kerns 6 kann es zweckmäßig sein, diesen massiv auszuführen, wobei sein Verdrängungsvolumen beim Eintauchen in das Pulverbett 12 die entsprechende Menge des Pulvers 2 in die Dosierkammer 4 drückt. Bei einer Ausbildung des Kerns 6 mit Kernhülse 7 und Zentralkolben 8 kann es außerdem unter bestimmten Bedingungen vorteilhaft sein, den Kern 6 insgesamt in das Pulverbett 12 einzutauchen, ohne den Zentralkolben 8 zurückzuziehen. In der erfindungsgemäßen Weiterbildung mit dem Zentralkolben 8 wird nur die Kernhülse 7.mit einem sehr geringen Verdrängungsvolumen in das Pulverbett 12 abgesenkt. Um eine Verdrängung eines entsprechend geringen Pulvervolumens ohne Verdichtung des Pulvers 2 in den Innenraum 14 hinein zuzulassen, wird der Zentralkolben 8 spätestens beim Eintauchen der Kernhülse 7, also gleichzeitig oder vorher, um einen Entlastungshub h gegenüber der Oberfläche 13 des Pulverbettes 12 zurückgezogen. Ohne unerwünschten Verdichtungseffekt kann der Füllstand des Pulvers 2 im Innenraum 14 der Kernhülse 7 bei deren Eintauchen ansteigen.
Abweichend von der Darstellung nach den Fig. 3 und 4 kann auch eine umgekehrte Reichenfolge zweckmäßig sein, demnach zunächst die Kernhülse 7 und erst anschließend die Dosierhülse 3 abgesenkt wird. Auch eine gleichzeitige Absenkung beider Hülsen ist möglich. Eine weitere vorteilhafte Option besteht darin, noch vor Berührung des Ringstechhebers 1 mit dem Pulverbett 12 die Dosierhülse 3 und/oder die Kernhülse 7 relativ zum Dosierkolben 5 um den Kolbenhub H zu verfahren. Hierbei wird dann anschließend die Dosierhülse 3 und/oder die Kernhülse 7 bei zurückgezogenem Dosierkolben 5 in das Pulver 2 des Pulverbettes 12 eingetaucht.
Fig. 5 zeigt die vorgenannte Anordnung in einem weiteren Verfahrensschritt: Im Anschluss an den Verfahrensschritt nach Fig. 4 wird der Dosierkolben 5 noch vor Anheben des Ringstechhebers 1 aus dem Pulverbett 12 (Fig. 5) um einen Kompaktierungshub ΔH₂ nach unten, also in Richtung der Kante 9 abgesenkt. Die übrigen Komponenten des Ringstechebers 1 behalten ihre Position bei, so dass sich das Volumen der Dosierkammer 4 verringert. Da die Kante 9 jedoch in unmittelbarer Nähe zum Boden des Pulverbettes 12 liegt, wird kein Pulver 2 aus der Dosierkammer 4 ausgestoßen. Vielmehr wird das darin befindliche Pulver 2 bei gleichbleibender Masse in seinem Volumen verringert, also verdichtet. Anschließend wird der Ringstechheber 1 relativ zum Pulverbett 12 in einer quer zur Hubrichtung verlaufenden, durch einen Doppelpfeil 15 angedeuteten Scherbewegung gerüttelt oder in anderer Weise bewegt. Hierdurch wird die in der Dosierkammer 4 gehaltene Menge des Pulvers 2 in der durch die Kante 9 aufgespannten Ebene vom übrigen Pulver 2 des Pulverbetts 12 getrennt.
Der sich hieran anschließende Verfahrensschritt ist in Fig. 6 dargestellt. Der Ringstechheber 1 wird ausgehend von der Position nach Fig. 5 in axialer Richtung aus dem Pulverbett 12 angehoben, wobei kompaktiertes Pulver 2 in der Dosierkammer 4 verbleibt und diese vollständig ausfüllt. In einer anschließenden Transportbewegung des Ringstechhebers 1 wird ein ringförmiger Pulverkörper aus Pulver 2 transportiert, dessen Kontur exakt der Kontur der Dosierkammer 4 entspricht.
Der Darstellung nach Fig. 6 ist noch zu entnehmen, dass die in den Fig. 4 und 5 dargestellte Menge des Pulvers 2, die sich im Innenraum 14 der Kernhülse 7 befindet (Fig. 5), bis spätestens unmittelbar nach dem Anheben des Ringstechhebers 1 aus dem Pulverbett 12 mittels des Zentralkolbens 8 entsprechend einem Pfeil 21 zurück in das Pulverbett 12 ausgestoßen wird. Dieser Vorgang des Ausstoßens kann gleichzeitig mit dem Anheben des Ringstechhebers 1 aus dem Pulverbett 12 oder kurz danach erfolgen, so dass das Pulver 2 zurück in das Pulverbett 12 gelangt.
Hieran anschließend wird der Ringstechheber 1 zu einem Behälter 20 verfahren, der schematisch in Fig. 7 dargestellt ist. Der Behälter 20 weist radial innenseitig einen Dorn 19 auf.
In radialer Richtung zwischen dem Dorn 19 und der Wand des Behälters 20 ist ein Ringraum zur Aufnahme des Pulvers 2 gebildet. Der Ringstechheber 1 wird koaxial oberhalb des Behälters 20 positioniert. Der Vorgang des vollmetrischen Dosierens des Pulvers 2 wird dadurch abgeschlossen, dass der Dosierkolben 5 um das Maß des Kolbenhubes H (Fig. 3, 4) abgesenkt wird, so dass also seine Stirnfläche 16 bündig zur Kante 9 der Dosierhülse 3 sowie zur Kante der Kernhülse 7 liegt. Hierdurch wird die gesamte Menge des Pulvers 2 aus der Dosierkammer 4 (Fig. 5) ausgestoßen. Da diese Pulvermenge die Form eines Ringkörpers aufweist, wird sie ringförmig entsprechend Pfeilen 22 in den Ringraum 18 des Behälters 20 ausgestoßen. Die Ringform der Dosierkammer 4 (Fig. 6) ist dabei an die Ringform des Ringraumes 18 im Behälter 20 angepasst; im gezeigten Ausführungsbeispiel sind beide kreisringförmig. Es können aber auch abweichende, beispielsweise elliptische oder ovale Formen zweckmäßig sein.

Claims

Stechheber zum volumetrischen Dosieren von Pulver (2), insbesondere von pulvrigem Medikament, umfassend eine äußere Dosierhülse (3), die eine Dosierkammer (4) umschließt, und einen in der Dosierhülse (3) verschiebbar geführten Dosierkolben (5) zum Ausstoßen des Pulvers (2) aus der Dosierkammer (4),
dadurch gekennzeichnet, dass der Stechheber als Ringstechheber (1) mit einer ringförmigen Dosierkammer (4) und einem ringförmigen Dosierkolben (5) ausgebildet ist, wobei die ringförmige Dosierkammer (4) radial nach innen durch einen Kern (6) begrenzt ist, wobei der ringförmige Dosierkolben (5) den Kern (6) umschließt und diesem gegenüber verschiebbar ist.
Stechheber nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (6) eine dünnwandige, achsparallel zur Dosierhülse (3) angeordnete Kernhülse (7) und einen in der Kernhülse (7) verschiebbaren Zentralkolben (8) umfasst.
Stechheber nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (6) und die äußere Dosierhülse (3) relativ zu einander axial verschiebbar sind.
Stechheber nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, dass eine umlaufende freie Kante (9) der Dosierhülse (3) als Schneide (10) mit einer einseitigen, äußeren Schrägfläche (11) ausgebildet ist.
Verfahren zum volumetrischen Dosieren von Pulver (2), insbesondere von pulvrigem Medikament, umfassend folgende Verfahrensschritte:
- Ein Ringstechheber (1) mit einem ringförmigen Dosierkolben (5), der von einer äußeren Dosierhülse (3) umschlossen ist, und mit einem Kern (6), der vom ringförmigen Dosierkolben (5) umschlossen ist, wird ausgehend von einer Ausgangsposition in das Pulver (2) eines Pulverbettes (12) eingetaucht;

- Durch axiale Relativverschiebung der Dosierhülse (3), des ringförmigen Dosierkolbens (5) und zumindest eines Teils des Kerns (6) gegeneinander um einen Kolbenhub (H) wird eine ringförmige Dosierkammer (4) mit dem gewünschten Volumen eingestellt und beim Eintauchen des Ringstechhebers (1) in das Pulverbett (12) mit dem Pulver (2) befüllt;

- Anschließend wird der Ringstechheber (1) aus dem Pulverbett (12) angehoben, wobei volumetrisch dosiertes Pulver (2) in der ringförmigen Dosierkammer (4) verbleibt.
Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass zunächst eine Stirnfläche (16) des Dosierkolbens (5) in Kontakt mit einer Oberfläche (13) des Pulverbettes (12) gebracht wird, und daß anschließend die Dosierhülse (3) und zumindest ein Teil des Kerns (6) um den Kolbenhub (H) in das Pulver (2) des Pulverbettes (12) eingetaucht werden, wobei der Dosierkolben (5) seine unveränderte Position beibehält.
Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (16) des Dosierkolbens (5) im Anschluß an die Kontaktherstellung mit der Oberfläche (13) um einen Vorkompaktierungshub (ΔH₁) in das Pulverbett (12) eingetaucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, dass der Kern (6) eine dünnwandige, achsparallel zur Dosierhülse (3) angeordnete Kernhülse (7) und einen in der Kernhülse (7) verschiebbaren Zentralkolben (8) umfasst, und dass nur die Kernhülse (7) ohne den Zentralkolben (8) in das Pulverbett (12) eingetaucht wird.
Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (17) des Zentralkolbens (8) beim Eintauchen des Dosierkolbens (5) zumindest um den Vorkompaktierungshub (ΔH₁) gegenüber der Stirnfläche (16) des Dosierkolbens (5) zurückgezogen ist.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9,
dadurch gekennzeichnet, dass der Zentralkolben (8) spätestens beim Eintauchen der Kernhülse (7) um einen Entlastungshub (h) gegenüber einer Oberfläche (13) des Pulverbettes (12) zurück gezogen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10,
dadurch gekennzeichnet, dass die Kernhülse (7) zeitlich nach der Dosierhülse (3) in das Pulverbett (12) eingetaucht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, dass in einem Innenraum (14) der Kernhülse (7) befindliches Pulver (2) bis spätestens unmittelbar nach dem Anheben des Ringstechhebers (1) aus dem Pulverbett (12) mittels des Zentralkolbens (8) ausgestoßen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 12,
dadurch gekennzeichnet, dass der Dosierkolben (5) vor dem Anheben des Ringstechhebers (1) aus dem Pulverbett (12) einen Kompaktierungshub (ΔH₂) ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, dass der Ringstechheber (1) unmittelbar vor dem Anheben aus dem Pulverbett (12) eine quer zur Hubrichtung verlaufende Scherbewegung (15) ausführt.