DE2605099C2

DE2605099C2 - Walzenpresse zur Herstellung eines aus Pulver verpreßten Zwischenproduktes zur Granulaterzeugung

Info

Publication number: DE2605099C2
Application number: DE2605099A
Authority: DE
Inventors: Tatsuo Osaka Asogawa; Yoshiro Kyoto Funakoshi; Morio Tokio/Tokyo Kakukawa; Shimesu Asaka Saitama Motoyama; Eiichi Suita Osaka Satake; Shuri Yamada
Original assignee: Freund Corp; Takeda Chemical Industries Ltd
Current assignee: Takeda Pharmaceutical Co Ltd; Freund Corp
Priority date: 1975-02-27
Filing date: 1976-02-10
Publication date: 1986-10-16
Also published as: CH605106A5; GB1491387A; US4111626A; FR2302193B1; DE2605099A1; FR2302193A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Walzenpresse zur Herstellung eines aus Pulver verpreßten Zwischenproduktes zur

Granulaterzeugung für pharmazeutische Mittel, Nahrungsmittel, chemische Mittel usw, mit einem anstellbaren Preßwalzenpaar und mit einer auf der Mantelfläche der einen Preßwalze umlaufenden Ausnehmung zwischen zwei endseitigen Ringflanschen, wobei die Ausnehmung eine Bodenfläche und zwei Seitenflächen aufweist, deren Abstand voneinander nach außen hin zunimmt, und wobei die andere Preßwalze unter Bildung des Walzenspaltes ind ie Ausnehmung der einen Preßwalze hineinragt

Eine derartige Walzenpresse ist aus der US-PS 35 40 093 bekannt, bei der die zwischen den endseitigen Ringflanschen der einen Preßwalze vorhandenen Seitenflächen im wesentlichen senkrecht zur Bodenfläche der Ausnehmung, und maximal unter 92° verlaufen. Die andere Preßwalze besitzt eine zylindrische Mantelfläche und ragt zwischen den Ringflanschen der einen Preßwalze unter Bildung des Walzenspaltes ein vorgegebenes Maß in die Ausnehmung dieser einen Preßwalze hinein. Aufgrund der gegenläufig gekrümmten Mantelflächen der beiden Walzen ist die seitliche Abdichtung des Walzenspaltes selbst dann unbefriedigend, wenn die zylindrische Preßwalze die Seitenflächen der Ausnehmung an den Umfangskanten punktförmig berührt Es ist daher in den Endbereichen des Walzenspaltes mit Schwankungen der Dichte des verpreßten Materials zu rechnen. Das mit dieser bekannten Walzenpresse erzeugte Zwischenprodukt wird daher in seiner Dichte und seiner Härte lokal schwanken, und dies ist insbesondere dort unerwünscht, wo das Zwischenprodukt anschließend in ein Granulat, zum Beispiel ein pharmazeutisches Granulat weiterverarbeitet werden soll, weil dann die einzelnen Granulatteilchen in Abhängigkeit von der lokal aufgetretenen Preßkraft unterschiedliche Stabilität und Löslichkeit zeigen. Um die Schwankungen hinsichtlich mechanischer Stabilität und/oder Löslichkeit innerhalb vorgegebener Grenzen zu halten, muß bei derartigen bekannten Walzenpressen ein nicht unerheblicher Anteil der verpreßten Pulvermasse, der nicht ausreichend verpreßt wurde, vor der Weiterverarbeitung des Zwischenpro duktes ausgeschieden und erneut in der Walzenpresse verpreßt werden.

Aus der DE-OS 14 58 294 ist eine Pulverpresse bekannt, bei der eine patrizenförmige Walze in eine matrizenförmige Walze unter Bildung eines Walzenspaltes eingreift.

Ferner sind allgemein Walzenpressen bekannt, bei denen der Walzenspalt durch Bordscheiben begrenzt ist, die endseitig an einer Walze radial überstehen.

so Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Walzenpresse der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß eine gleichförmigere Verpressung des Pulvers im gesamten Walzenspalt erzielt und das seitliche Austreten von Pulvermaterial aus dem Walzenspalt verringert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruches gelöst. Durch die erfindungsgemäße Form der Mantelflächen der beiden Preßwalzen wird eine bessere seitliche Abdichtung des Walzenspaltes erreicht, wobei die Schrägflächen der zurückgesetzten Ringschultern das Pulvermaterial vom Rand zur Mitte des Walzenspaltes hin drücken. Der kleine Teil an Pulver, welcher gleichwohl die Ausnehmung der einen Preßwalze seitlich verläßt wird dann zum Großteil zwischen den seitlich anschließenden Ringschultern und Ringflanschen verpreßt, so daß nur ein ganz geringer Teil den Bereich der Ringschultern und Ringflansche seitwärts verläßt. Der Anteil an gleichförmig verpreßtem Material ist daher relativ groß.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung beträgt die Tiefe der Ausnehmung Zwischen 0.5 lind 10 mm linH Hip mittlprp nvialp Stärlrp Al*r Tlirfmlfiyecet^tAn Pinecr^hnltorn Hör einen Di-oRuralTo

ist größer als 5 mm. Es hat sich gezeigt, daß bei dieser Dimensionierung der Preßdruck im gesamten Bereich des Walzenspaltes besonders gleichmäßig ist, wobei der Abstand der beiden Mantelflächen der beiden Preßwalzen, je nach Material, Beschaffenheit und gewünschter Materialdichte vom Benutzer einstellbar ist. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt F i g. 1 eine perspektivische, schematische Darstellung der Walzenpresse; F i g. 2 eine Draufsicht auf das Preßwalzenpaar der Walzenpresse gemäß F i g. 1;

F i g. 3 einen Längsschnitt der Walzenpresse gemäß Fig. 1;

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie VI-VI der F i g. 3 mit abgenommener Zugabeschnecke;

F i g. 5 einen Schnitt durch die Lager der Preßwalzen;

Fig.6 eine Draufsicht in vergrößertem Maßstab auf den in Fig.2 gestrichelt eingerahmten Abschnitt des Preßwalzenpaares in einem Ruhezustanc.

Fig. 1 zeigt eine Walzenpresse mit zwei drehbar gelagerten Preßwalzen 10 und 11, wobei die Preßwalze 10 gegen die Preßwalze 11 anstellbar gelagert ist. Eine Zugabeeinheit 12 ist über den Walzenspalt zwischen den beiden Preßwalzen 10,11 angeordnet und besitzt einen Einzeltrichter 15, in den Pulver eingegeben wird, welches durch die Zugabeeinheit 12 mitteis einer drehbaren Zugabeschnecke 13 in den Walzenspalt zwischen den Preßwalzen 10 und 11 gefördert wird, VgL auch F i g. 3.

Wie ac- besten F i g. 5 zeigt, ist die nicht anstellbare Preßwalze 11 auf einer Welle 20 befestigt, deren eines Ende in einem nicht dargestellten Maschinenrahmen drehbar gelagert ist, und zwar über ein Lager 21, deren anderes Endes mit einem nicht dargestellten Antriebsmechanismus, etwa in der Form eines Elektromotors, über ein ebenfalls nicht dargestelltes Reduziergetriebe verbunden ist Ein Abschnitt der Welle 20 ist ebenfalls vom Maschinenrahmen durch ein weiteres Lager 22 abgestützt Andererseits ist die anstellbare Preßwalze 10 auf is einer Welle 23 befestigt, deren gegenüberliegende Enden in Lager 24 bzw. 25 gelagert sind, wobei die Lager 24, 25 in solcher Richtung in dem Maschinenrahmen beweglich sind, daß die anstellbare Preßwalze 10 eng an die Preßwalze 11 heranbewegt bzw. von ihr entfernt werden kann. Dies ist beispielsweise durch Aufbringen eines hydraulischen Druckes gleichzeitig auf die Lager 24,25 über Hydraulikzylinder 26,27 möglich.

Die Drehung der angetriebenen Welle 20 kann über ein Antriebsritzel 28, welches fest auf der Antriebswelle 20 befestigt ist und dauernd mit einem weiteren Antriebsritzel 29 auf der Welle 23 kämmt auf die Welle 23 übertragen werden. Jedes der Antriebsritzel 28, 29 muß eine Gangtiefe haben, die größer ist als der Hub der Bewegung der beweglichen Walze 10 relativ zur feststehenden Walze 11.

Wie man am besten aus Fig.3 erkennt umfaßt die Zugabeeinheit 12 einen Einfülltrichter 15 mit einer eingebauten Zugabeschnecke 13, sowie eine Schütte 16, die an den Trichter angeflanscht oder in anderer Weise integral mit ihm am unteren Ende verbunden ist Der Einfülltrichter 15 und die Schütte 16 werden über dem Walzenspalt vom Maschinenrahmen getragen. Die Schütte 16 besitzt einen Kanal 16a von kreisförmigem Querschnitt dessen eines Ende auf den Einfülltrichter 15 gerichtet und dessen anderes Ende unmittelbar über dem Spalt zwischen den Preßwalzen 10 und 11 angeordnet ist, und wobei der Kanal 16a im übrigen zum unteren Ende hin konisch zuläuft

Um mögliche Leckage des Pulvers zu verhindeni, das aus dem unteren Ende des Kanals 16a austritt, sind im wesentlichen dreieckige Schilde 17a und 176 an der Schütte 16 mit Abstand zueinander und sich an den Seiten der Preßwalzen 10 und Il abwärts erstreckend befestigt.

Die Schütte 16 trägt zwei Verteiler 18a und 186, die einander gegenüberstehend an ihr befestigt sind. Jeder der Verteiler 18a und 186 ist mit einem Ende an der Schütte 16 befestigt, während das andere Ende gekrümmt in den Raum über dem Walzenspalt hineinragt. Die Verteiler 18a und 186 dienen zur gleichförmigen Verteilung der Pulvermasse, die in den Raum über dem Walzenspalt eingegeben wurde, und zwar in einer Richtung längs des Spalts zwischen den Preßwalzen 10 und 11.

Die Einzelheiten der Preßwalzen 10 und 11 werden jetzt unter besonderer Bezugnahme auf die F i g. 1,2 sowie 4 und 6 beschrieben. Gemäß diesen Figuren ist auf der Mantelfläche der anstellbaren Preßwalze 10 ein Paar zurückgesetzter Ringschultern 10a und 106 derart ausgebildet, daß sich zwischen den Ringschultern 10a und 106 ein sich radial nach außen erstreckender umlaufender Wulst 10c von im wesentlichen trapezförmigem Querschnitt erstreckt. Die Form der Mantelfläche der Preßwalze 10 ist komplementär zu derjenigen der Preßwalze 11.

An der Mantelfläche der Preßwalze 11 sind den Ringschultern 10a, 106 gegenüberliegend ein Paar erhabener Ringflansche 11a und 116 ausgebildet von denen jeder eine Querschnittsform hat, die der Querschnittsform einer entsprechenden Ringschulter 10a, und 106 entspricht, wobei radial einwärts eine ringförmige Ausnehmung lic zwischen den Ringflanschen 11a und 116 ausgebildet ist und solche Querschnittsform hat, die der Querschnittsform des ringförmigen Wulstes lOcder beweglichen Walze 10 komplementär ist und aus einer Bodenfläche und zwei Seitenflächen 116,11 e mit nach außen zunehmendem Abstand voneinander besteht. Die durch D in F i g. 6 angedeutete Tiefe der ringförmigen Ausnehmung lic, die als Abstand zwischen einer Außenfläche eines Ringflansches Ha₁116 und der Bodenfläche der Ausnehmung lic gemessen wird, liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 10 mm, während der Neigungswinkel özwischen der Bodenfläche und den Seitenflächen lld, !leder Ausnehmung Hc, die glatt in die jeweiligen Außenflächen der Ringflansche 11a und 116 sowie die Bodenfläche der ringförmigen Ausnehmung lic übergehen, zwischen 95° und 160° beträgt. Die Höhe f/des Wulstes 10c, gemessen von den Ringschultern 10a, 106 aus, ist kleiner als die Tiefe D der Ausnehmung lic, die von der Außenfläche der Ringflansche 11a, 116 gemessen wird.

Besondere Vorteile bringt es, wenn die Tiefe Dder ringförmigen Ausnehmung Heim Bereich von 5 bis 8 mm und der Neigungswinkel θ\τη Bereich von 105 bis 135° liegt

Die Seitenflächen Hdund lleder Ausnehmung llcund die Seitenflächen 10c/und 1Oe, die sich zwischen dem umlaufenden Wulst 10c und den zurückgesetzten Ringschultern 10a und 106 der anstellbaren Preßwalze 10 erstrecken und den Seitenflächen Hd und lie jeweils gegenüberliegen, müssen nicht stets so geradlinig wie dargestellt verlaufen, sondern können entweder nach außen oder nach innen gebogen werden, wobei dann der Neigungswinkel #als ein mittlerer Wert der Flächenneigung angesehen werden kann.

Weiter wird die mittlere Stärke Γ der Ringflansche 11a und 116 der Preßwalze 11 so gewählt, daß diese der größtmöglichen Kraft widerstehen können, die auf sie während des Betriebs der Walzenpresse ausgeübt werden kann, so daß Tgewöhnlich größer als etwa 5 bis 10 mm ist.

Die Breite der ebenen Bodenflächc der ringförmigen Ausnehmung lic in der Preßwalze H kann bis zu dem

Doppelten des Durchmessers der Preßwalze betragen, braucht jedoch darauf nicht beschränkt zu sein, solange wie flockige Artikel gleichförmiger Stärke aus der Pulvermasse erhalten werden können. Weiter muß die Außenfläche jedes Ringflansches 11a und 116, die parallel zur Bodenfläche der ringförmigen Ausnehmung lic dargestellt ist, nicht unbedingt parallel zum Boden der ringförmigen Ausnehmung 1 lesein.

Die verschiedenen Übergänge zwischen der Bodenfläche der ringförmigen Ausnehmung 11 c und den Seitenflächen 11Joder He, zwischen den Seitenflächen lic/, lleund den Außenflächen der Ringflansche 11a, 116sind mit einem vorbestimmten Krümmungsradius abgerundet. Entsprechend sind auch die Übergänge zwischen der Außenfläche des ringförmigen Wulstes 10c und den Seitenflächen 10c/ oder 1Oe sowie zwischen den Seitenflächen 10c/, 1Oe und den Schultern 10a, 106 gerundet in Anpassung an die entsprechenden Übergänge der

ίο Preßwalze 11.

F i g. 6 zeigt die beiden Preßwalzen 10,11 in einer Ruhe- oder Leerlaufstellung. Wird Pulver in den Walzenspalt gefördert, so wird der Abstand zwischen den Preßwalzen 10,11 vergrößert, wodurch auch zwischen den Ringflanschen 11a, 116 und den Ringschultern 10a, 106 ein Spalt entsteht, in dem Pulver zufriedenstellend verpreßt wird.

Die Preßwalzen 10 und 11 sind zueinander benachbart angeordnet, wie man insbesondere aus F i g. 5 erkennt, wobei der ringförmige Wuist löc der Preßwaize 11 hineinragt und zwischen den Preßwalzen 10, 11 den Walzenspalt bildet

Die Verteiler 18a und 186 werden z. B. so positioniert, daß sie sich rechtwinklig zu der Ebene erstrecken, in welcher die maximale Preßkraft von den Walzen 10 und 11 auf das zu verpressende Pulver ausgeübt wird, wie man am besten aus F i g. 4 erkennt

Beispiel

Schwankungen des von den Preßwalzen erzeugten Preßdruckes und die Menge des an den Seiten der Preßwalzen als Leckage austretenden Pulvers wurden an einer Walzenpresse gemäß der Erfindung gemessen, wobei jede Preßwalze 10 und U aus Metall bestand und einen Außendurchmesser von 400 mm, eine Länge von 100 mm besaß; ferner betrug der Winkel θ = 115°, die Tiefe D der Ausnehmung betrug D = 6 mm, die mittlere Stärke Γ15 mm und der Krümmungsradius an den Übergängen betrug 1,0 mm. Der Walzenspalt betrug 1,5 mm, die Höhe H des umlaufenden Wulstes 10c betrug H = 4,5 mm. Der Spalt zwischen den Seitenflächen 10c/, 1Oe des umlaufenden Wulstes lOcundden Seitenflächen lic/, Heder Ausnehmung llcbetrugO3 mm. Die Walzendrehgeschwindigkeit betrug 10 U/min.

Die getestete Walzenpresse wurde nicht mit den seitlichen Schilden 17a und 176 und nicht mit Verteilern 18a und 186 ausgerüstet

Zum Vergleich wurde eine bekannte Walzenpresse mit vollständig zylindrischen Mantelflächen und mit Schilden 17a und 176 geprüft auf Schwankung in dem von den Preßwalzen erzeugten Preßdruck und der Menge des an den Seiten der Preßwalzen austretenden Pulvers. Die nachfolgende Tabelle zeigt die Testergebnisse.

Tabelle

40	Experiment	Aus der	Art des Pulvers	Durch	_r	50	mittlerer	*Pmax/Pmin*	gemäß der	Leckgemenge	gemäß der
	Nr.		satz		Druck	bisher	Erfindung	bisher	Erfindung
			kg/h		(t/cm²)				3%
45	1	Lactose	400	100	2,0	5,0	1,2	20%	3,5%
	2	Mischungen von Lactose	200		2,1	5,0		25%
		und Kornstärke				1,2		2%
	3	Mischungen von	125	1,8	4,0		35%
		Aspirinaluminium und
50		weichem Kieselsäureanhydrid			2,0		3%
	4	Mischungen von	2,5	7,5		25%
		Bucetinäthoxybenzamid und
		Hydroxypropyl-Zellulose			1,5		5%
	5	Mischungen von Fischmehl und	3p	5,5		40%
55		weichem Kieselsäureanhydrid				Merkmalen der Erfindung ausgestaltet ist.
	Tabelle ergibt sich, daß die Walzenpresse, die mit den	Mantelflächen weit überlegen ist
	konventionellen Maschinen mit zylindrischen 1	Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
50

Claims

Patentansprüche:

1. Walzenpresse zur Herstellung eines aus Pulver verpreßten Zwischenproduktes zur Granulaterzeugung, für pharmazeutische Mittel, Nahrungsmittel, chemischer Mittel usw., mit einem anstellbaren Preßwalzenpaar s und mit einer auf der Mantelfläche der einen Preßwalze umlaufenden Ausnehmung zwischen zwei endseitigen Ringflanschen, wobei die Ausnehmung eine Bodenfläche und zwei Seitenflächen aufweist, deren Abstand voneinander nach außen hin zunimmt, und wobei die andere Preßwalze unter Bildung des Walzenspaltes in die Ausnehmung der einen Preßwalze hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenflächen (Hd, He) gegenüber der Bodenfläche der Ausnehmung (Hc) zwischen 95° und 160° geneigt sind, daß die

to Mantelfläche der anderen Preßwalze (10) einen umlaufenden Wulst (tOc) zwischen zwei zurückgesetzten Ringschultern (10a, tOb) bildet, die den Ringflanschen (Ha, Wb) der einen Preßwalze (11) gegenüberliegen, und daß die Seitenflächen (10c/, lOeJdes umlaufenden Wulstes (tOc) den Seitenflächen (11 rf, I IeJ der Ausnehmung (1 te) entsprechend geneigt sind, ferner, daß die Höhe (H) des umlaufenden Wulstes (iOc) der anderen Preßwalze (10) kleiner ist als die Tiefe (D) der Ausnehmung (Hc) der einen Preßwalze (11).

2. Walzenpresse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe (D) der Ausnehmung (Hc) zwischen 0,5 und 10 mm beträgt, und daß die mittlere Stärke (T)der zurückgesetzten Ringschultern (Hd, He) der einen Preßwalze (11) größer als 5 mm i?t

3. Walzenpresse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einander angrenzenden Flächen entstehende Kanten der Walzen (10,11) abgerundet sind.