DE202004007431U1

DE202004007431U1 - Vorrichtung zum Abfüllen von Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut

Info

Publication number: DE202004007431U1
Application number: DE200420007431
Authority: DE
Original assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Current assignee: Harro Hofliger Verpackungsmaschinen GmbH
Priority date: 2004-05-06
Filing date: 2004-05-06
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2014-05-07

Abstract

Vorrichtung (10) zum Abfüllen von Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut (12),
– mit einer mehrere Dosierkammern (32) aufweisenden, rotierbar antreibbaren Dosierwalze (22),
– mit einem das pulvrige Füllgut (12) vorrätig haltenden Füllgutspeicher (44),
– mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Gasüberdruckes oder Gasunterdruckes in den Dosierkammern (32),
– dadurch gekennzeichnet, dass
– zumindest eine Gruppe von unterschiedlich großen Dosierkammern (32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5) in der Dosierwalze (22) vorhanden sind, und
– eine Einrichtung zum Verändern der Dichte des abzufüllenden Füllgutes (12) vorhanden ist, so dass
– beliebige Dosiermengen (70) durch die vorhandenen unterschiedlich großen Dosierkammern jeder Gruppe von Dosierkammern abfüllbar sind in den Grenzen (70.1, 70.2), die sich für die jeweilige Gruppe von Dosierkammern ergeben durch die Größe der kleinsten Dosierkammer (32.1) und des schwächsten Gasunterdruckes (72.1) einerseits und durch die Größe der größten Dosierkammer (32.5) dieser Gruppe von Dosierkammern und des...

Description

Vorrichtung zum Abfüllen von Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut
TECHNISCHES GEBIET
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der Behältnisse mit Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut gefüllt werden können. Solche Füllgüter werden insbesondere in der pharmazeutischen Industrie verarbeitet. Dabei gehören solche Füllgüter zu den sogenannten nichtfließfähigen pulverförmigen pharmazeutischen Gütern.
Bei den genannten Kleinstmengen handelt es sich um jeweils abzufüllende Portionen von etwa 1 bis 20 mg. Aufgrund ihrer hochpotenten Wirkungsweise sind solche Kleinstmengen völlig ausreichend, um die jeweils gewünschten therapeutischen Wirkungen zu erzielen. Wichtig dabei ist, dass die jeweiligen Kleinst-Füllgewichte möglichst nicht beziehungsweise möglichst wenig schwanken. Gründe dafür liegen in den hohen Kosten solcher pharmazeutischen Produkte. Außerdem muss aus therapeutischen Gründen die Dosierung exakt eingehalten werden.
STAND DER TECHNIK
Aus der US 6,267,155 B1 ist ein Walzenfüllsystem bekannt, das seine Dosierkammer unter Beihilfe von Fließaggregatoren befüllt, über ein Blech die überschüssige Pulvermenge plan abrakelt, und unmittelbar vor der Übergabe in ein Behältnis einen Teil der befüllten Menge über einen rotierenden Rakelfinger aus der Dosierkammer herauskratzt, wobei die Dosierkammer konisch ausgeformt sein kann. Da feinkörniges Material dazu neigt, an Oberflächen kleben zu bleiben, baut sich über die Zeit eine Pulverschicht auf dem Rakelfinger auf . Dadurch vergrößert sich das Volumen des Rakelfingers, wodurch immer mehr Pulver aus der Dosierkammer herausgekratzt wird.
Dadurch kann keine zeitlich konstante Dosiermenge gewährleistet werden. Da die herausgekratzte Menge aus hygienischen Gründen nicht mehr in den Prozess zurückgeführt werden darf, stellt dieser Verlust insbesondere bei pharmazeutischem Pulver außerdem einen erheblichen wirtschaftlichen Nachteil dar.
Die EP 0202 868 B1 und auch die DE 33 28 820 C2 zeigen ebenfalls volumetrische Dosierverfahren von Walzenfüllsystemen nach dem Vakuumfüllprinzip. Hier kann das Volumen der Dosierkammer dadurch verändert werden, dass der Filterkolbenboden manuell über Gewindespindeln verstellt wird. Ein ähnliches Wirkprinzip der Dosierkammervolumenverstellung zeigt die DE 199 15 259 A1 , jedoch wird dort der Filterboden nicht über Gewindespindeln, sondern über Stößel, die in einer Nutkurve laufen, verstellt. Alle diese Vorrichtungen weisen zylindrische Bohrungen auf, und benötigen aufgrund der relativ großen Dosierkammervolumen einen erheblich großen Bauraum. Aufgrund dieser Tatsache eignet sich eine solche Verstellmechanik nicht zur Kleinstmengendosierung mit im Kubikmillimeterbereich liegenden Dosierkammervolumen bei volumetrisch arbeitenden Füllsystemen.
Bedingt durch ihre Herstellung und Aufbereitung schwankt die Dichte des abzufüllenden pulvrigen Füllgutes von Charge zu Charge. Dies kann zum Beispiel durch unterschiedlich große innere Poren in den einzelnen Pulverpartikeln ihre Ursache haben. Dies führt dazu, dass sich bei gleichbleibendem Dosierkammervolumen unterschiedliche mittlere Füllgewichte je individueller Charge ergeben. Da aber das mittlere Füllgewicht eine wesentliche Zielgröße für den Abfüllvorgang darstellt, sollte diese Zielgröße auch bei differierenden Schüttguteigenschaften gewährleistet werden können.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Ausgehend von diesem vorbekannten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Abfüllvorrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, mit der sich Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut mit möglichst wenig schwankender Dosiermenge abfüllen lassen.
Diese Erfindung ist durch die Merkmale des Anspruchs 1 gegeben. Sinnvolle Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand von sich daran anschließenden weiteren Ansprüchen.
Durch die Ausbildung einer Dosierwalze mit unterschiedlich großen Dosierkammern und durch eine zusätzliche Einrichtung zur Veränderung der Dichte des abzufüllenden Füllgutes kann eine stufenlose Variation der jeweils abzufüllenden Füllgutmenge über einen beliebig großen Mengenbereich erzielt werden. Durch die Dichteveränderung kann der durch die unterschiedlich großen Dosierkammern vorhandene Sprung in der jeweiligen Dosiermenge geglättet werden, so dass kein mengenmäßiger Sprung in der jeweiligen Dosiermenge trotz des Volumensprunges der zur Verfügung stehenden Dosierkammern erreicht wird.
Diese Dichteveränderung kann durch eine Variation des in den Dosierkammern jeweils wirkenden Unterdruckes erreicht werden.
Auf beziehungsweise in der Dosierwalze können nicht nur eine Gruppe von unterschiedlich großen Dosierkammern sondern mehrere solche Gruppen vorgesehen werden. Innerhalb jeder dieser Gruppen ist eine nahtlose, sprungfreie Anzahl von beliebig vielen Dosiermengen möglich. Die Anzahl der in einer Gruppe von Dosierkammern herstellbaren unterschiedlichen Dosiermengen wird begrenzt einerseits durch die Größe der kleinsten Dosierkammer dieser Gruppe bei schwächstem Gasunterdruck und andererseits durch die Größe der größten Dosierkammer dieser Gruppe von Dosierkammern bei stärkstem Gasunterdruck. Der schwächste Gasunterdruck muss dabei aus funktionsbedingten Gründen noch so stark in der betreffenden Dosierkammer wirken können, dass Füllgut in die Dosierkammer eingesaugt werden kann.
Nähere Einzelheiten zu einer eine einzige solche Gruppe von Dosierkammern aufweisenden Dosierwalze ist merkmalsmäßig in weiteren Ansprüchen sowie in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
1 einen ausschnittsweisen Querschnitt durch eine Abfüllvorrichtung nach der Erfindung,
2 eine Diagrammdarstellung verschiedener Parameter zum Einstellen einer beliebigen Dosiermenge.
WEGE ZUM AUSFÜHREN DER ERFINDUNG
1 zeigt eine Abfüllvorrichtung 10, mittels der das in Form von Pulver 12 vorliegende Füllgut in Behältnisse 14 portionsweise hineingefüllt werden kann. Die Behältnisse 14 sind im vorliegenden Beispielsfall Blister, die zu mehreren auf einem Blisterstreifen 16 vorhanden sind.
Die Abfüllvorrichtung 10 besitzt eine in einem Gehäuse 18 um eine zentrale Drehachse 20 drehbar gelagerte Dosierwalze 22.
Die Dosierwalze 22 besitzt einen äußeren Walzenmantel 24. Auf der Innenseite dieses Walzenmantels 24 liegt, in einem Winkelbereich 26 von im vorliegenden Beispielsfall größer 90° Grad und kleiner 180° Grad, eine Schale 28 an. Diese Schale 28 ist relativ zur Dosierwalze 22 und damit relativ zum Walzenmantel 24 ebenfalls um die Drehachse 20 rotierbar verstellbar.
Der Innenraum der Dosierwalze 22 wird von einem Kern 30 ausgefüllt. Der Kern 30 liegt einerseits von innen an dem Walzenmantel 24 und andererseits an der Schale 28 jeweils dicht an.
In der Schale 28 sind aufgrund unterschiedlicher radialer Maße verschieden große Dosierkammern 32 vorhanden, die die Form von geraden, kreiszylindrischen Kegelstümpfen haben. Die jeweilige größere der beiden Kegelstumpf-Stirnseiten ist radial nach außen gerichtet und entspricht flächenmäßig der unteren Stirnwand 34 eines ebenfalls geraden, kreiszylindrischen Kegelstumpfes 36, der als Durchgangsöffnung 38 in dem Walzenmantel 24 vorhanden ist. Die größere Kegelstumpfseite 40 dieser Durchgangsöffnung 38 schließt an die Ausflussöffnung 42 eines oberhalb der Dosierwalze 22 in dem Gehäuse 18 angeordneten Füllgutspeichers 44 an. In dem Speicher 44 wird das Pulver 12 vorrätig gehalten, das mittels der Dosierwalze 22 in die einzelnen Behältnisse 14 des Blisterstreifens 16 portionsweise eingefüllt werden soll.
In dem Speicher 44 ist ein um eine horizontale Drehachse 46 agierendes Rührwerk 48 zum Auflockern des im Speicher 44 vorhandenen Pulvers 12 angeordnet.
Die einzelnen Dosierkammern 32 werden im Bereich ihrer kleineren Kegelstumpf-Stirnseite 50 von einem Filtermantelstreifen 52 verschlossen. Dieser Filtermantelstreifen 52 erstreckt sich in Längsrichtung der Dosierwalze 22. In der Dosierwalze 22 erstrecken sich in Richtung ihrer Drehachse 20 eine Reihe von mit gegenseitigem Abstand angeordnete entsprechende Dosierkammern 32. Danach sind jeweils Reihen von Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 parallel nebeneinander liegend umfangsmäßig in der Dosierwalze 22 vorhanden. Jede dieser Reihen von Dosierkammern wird durch jeweils einen Filtermantelstreifen 52 im Bodenbereich verschlossen.
Jeder Filtermantelstreifen 52 ist für Gas durchlässig und für das Pulver 12 undurchlässig.
Im Bodenbereich einer jeden Dosierkammer 32 ist ein Stichkanal 56 vorhanden, der in einen jeweiligen Längskanal 58 einmündet. Im vorliegenden Fall sind entsprechend der fünf verschiedenen Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 fünf Längskanäle 58 in dem Kern 30 vorhanden. Diese Längskanäle 58 sind mit einer Gasüberdruckquelle oder Gasunterdruckquelle verbunden. Auf diese Weise kann in jeder Reihe von Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 ein Unterdruck oder ein Überdruck erzeugt werden.
Mittels eines Unterdruckes in der in der Zeichnung in 1 dargestellten Reihe von Dosierkammern 32.4 wird in der in 1 dargestellten Stellung Pulver 12 durch die Durchgangsöffnung 38 hindurch eingesaugt. Sofern Pulver 12 in die größere Dosierkammer 32.5 eingesaugt werden soll, wird vorher die Schale 28 im Gegenuhrzeigersinn so verdreht, dass die Dosierkammer 32.5 unter der Durchgangsöffnung 38 platziert ist und mit derselben fluchtet. Um eine derartige Positioniergenauigkeit reproduzierbar zu erreichen und im Betrieb zu gewährleisten, kann eine formschlüssige, stirnseitige Verbindung wie zum Beispiel eine sogenannte Hirth-Verzahnung zwischen Walzenmantel 24 und Schale 28 vorgesehen werden. Sollte eine gegenüber der Dosierkammer 32.4 kleinere Dosierkammer ausgewählt werden, muss die Schale 28 im Uhrzeigersinn relativ zum Walzenmantel 24 verstellt werden.
Das Befüllen der einzelnen Behältnisse 14 des Blisterstreifens 16 erfolgt in an sich bekannter Weise; so wird der Walzenmantel 24 so im Uhrzeigersinn verstellt, dass die jeweils befüllte Dosierkammer 32.4 im vorliegenden Beispielsfall aus ihrer 12-Uhr-Stellung in ihre 6-Uhr-Stellung gedreht wird. In der 6-Uhr-Stellung wird dann das in der Dosierkammer 32.4 vorhandene Pulver in das bereitstehende, leere Behältnis 14 mittels Überdruck hineinverbracht. Dieser Entleerprozess ist an sich bekannt.
Auch im Blisterstreifen 16 sind hintereinander liegende Behältnisse 14 in einem gegenseitigen Abstand angeordnet, der dem gegenseitigen Abstand der jeweiligen Dosierkammern 32 in Längsrichtung der Drehachse 20 entspricht. Auf diese Weise kann gleichzeitig immer eine Reihe von Dosierkammern in eine entsprechende Anzahl von Behältnissen 14 entleert werden.
Die einzelnen Filtermantelstreifen 52 sind zwischen zwei inneren Schultern 60, 62 der Schale 28 und zwei äußeren Schultern 64, 66 des Kerns 30 eingepresst vorhanden. Aufgrund ihrer in radialer Richtung elastischen Verformbarkeit pressen sie die Schale 28 von dem Kern 30 weg. Auf diese Weise wird eine dichte Anlage der Schale 28 einerseits an dem Walzenmantel 24 und andererseits an dem Kern 30 erreicht.
Die verschieden großen Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 besitzen unterschiedlich große Kammervolumina. Dadurch erhält man stufenweise unterschiedliche einzelne Dosiermengen in den einzelnen Behältnissen 14. Die radiale mittlere Dicke der Schale 28 beträgt etwa 1 bis 2 Millimeter, so dass die Größe ihrer Dosierkammer im Kubikmillimeterbereich liegt. Um die Stufen in den Dosiermengen zu glätten und um damit kontinuierliche Dosiermengen im Bereich zwischen der kleinsten Dosierkammer 32.1 und der größten Dosierkammer 32.5 zu erhalten, wird mittels Variation des in der jeweils zu befüllenden Dosierkammer – wie beispielsweise der Dosierkammer 32.4 – wirkenden Unterdruckes das eingesaugte Pulver 12 unterschiedlich stark kompaktiert. Dadurch ist es möglich, in der Dosierkammer 32.4 unterschiedlich große Dosiermengen einzulagern.
Wie 2 zeigt, können in einer Anzahl von n Dosierkammern 32, im vorliegenden Beispielsfall also in den fünf Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 beliebige Dosiermengen m eingestellt werden, wobei der Kurvenverlauf 70 dieser Dosiermengen m ein kontinuierlicher, sprungfreier Kurvenverlauf zwischen einer kleinsten Menge 70.1 und einer größten Menge 70.2 ist . Die in jeder einzelnen der fünf Dosierkammern vorhandenen unterschiedlichen Dosiermengen m werden durch unterschiedlich starke Unterdrücke (-p) erreicht. So schwankt der Kurvenverlauf 72 des in den einzelnen Dosierkammern wirksamen Unterdruckes zwischen einem schwachen Unterdruck 72.1 und einem starken Unterdruck 72.2. Die Werte 72.1 und 72.2 stellen Grenzwerte dar. Die Untergrenze 72.1 beinhaltet immer noch einen so starken Unterdruck, dass gerade noch Pulver 12 in die vorgesehenen Dosierkammern eingesaugt werden kann.
In 2 sind auch die Volumina V der einzelnen Dosierkammern 32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5 angegeben. Der Kurvenverlauf 74 der Volumina verdeutlicht, dass die einzelnen Volumina der Dosierkammern sich sprunghaft voneinander unterscheiden.
Schließlich ist in 2 noch der Kurvenverlauf 78 für die Dichte d in den einzelnen Dosierkammern angegeben. Der Kurvenverlauf 78 resultiert aus dem in der jeweiligen Dosierkammer anliegenden unterschiedlich starken Unterdruck. Auch die Dichte-Werte schwanken zwischen zwei Grenzwerten 78.1 und 78.2.

Claims

Vorrichtung (10) zum Abfüllen von Kleinstmengen an pulvrigem Füllgut (12), – mit einer mehrere Dosierkammern (32) aufweisenden, rotierbar antreibbaren Dosierwalze (22), – mit einem das pulvrige Füllgut (12) vorrätig haltenden Füllgutspeicher (44), – mit einer Einrichtung zum Erzeugen eines Gasüberdruckes oder Gasunterdruckes in den Dosierkammern (32), – dadurch gekennzeichnet, dass – zumindest eine Gruppe von unterschiedlich großen Dosierkammern (32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5) in der Dosierwalze (22) vorhanden sind, und – eine Einrichtung zum Verändern der Dichte des abzufüllenden Füllgutes (12) vorhanden ist, so dass – beliebige Dosiermengen (70) durch die vorhandenen unterschiedlich großen Dosierkammern jeder Gruppe von Dosierkammern abfüllbar sind in den Grenzen (70.1, 70.2), die sich für die jeweilige Gruppe von Dosierkammern ergeben durch die Größe der kleinsten Dosierkammer (32.1) und des schwächsten Gasunterdruckes (72.1) einerseits und durch die Größe der größten Dosierkammer (32.5) dieser Gruppe von Dosierkammern und des stärksten Gasunterdruckes (72.2) andererseits.
Vorrichtung nach Anspruch 1, – dadurch gekennzeichnet, dass – eine Einrichtung zum Verändern der Größe des Gasüberdruckes oder des Gasunterdruckes vorhanden ist.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, – dadurch gekennzeichnet, dass – die unterschiedlich großen Dosierkammern umfangsmäßig und/oder in Richtung der Längsachse (20) der Dosierwalze (22) auf derselben verteilt vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, – dadurch gekennzeichnet, dass – eine Gruppe von Dosierkammern in einem Winkelbereich (26) kleiner 180 Grad umfangsmäßig verteilt auf der Dosierwalze vorhanden sind.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, – dadurch gekennzeichnet, dass – die Dosierwalze (22) einen in radialer Richtung sandwichartigen Aufbau aufweist, – mit einer äußeren Hülse (24), – mit einer inneren Schale (28) in einem Umfangsteilbereich der Hülse, die relativ zur Hülse rotationsmäßig verstellbar ist, – mit zumindest einer Dosierdurchgangsöffnung (38) in der Hülse (24), – mit unterschiedlich großen Dosierkammern (32.1, 32.2, 32.3, 32.4, 32.5) in der Schale (28).
Vorrichtung nach Anspruch 5, – dadurch gekennzeichnet, dass – die Dosierdurchgangsöffnung (38) in radial fluchtende Ausrichtung mit jeder der in der Schale (28) vorhandenen Dosierkammern (32) bringbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, –dadurch gekennzeichnet, dass – ein Walzenkern (30) von innen zumindest an der Schale (28) anliegt.
Vorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, – dadurch gekennzeichnet, dass – im Bodenbereich jeder Dosierkammer (32) ein gasdurchlässiger, für das Füllgut (12) undurchlässiger Filter (52) vorhanden ist, – eine Leitungsverbindung (56, 58) zwischen dem Filter (52) und einer Gasüberdruck-Quelle beziehungsweise Gasunterdruck-Quelle vorhanden ist, so dass durch den Filter (52) hindurch in der betreffenden Dosierkammer (32) ein Überdruck beziehungsweise Unterdruck erzeugbar ist.