DE3333733A1

DE3333733A1 - Granuliervorrichtung

Info

Publication number: DE3333733A1
Application number: DE19833333733
Authority: DE
Inventors: Nobuharu Hirakata Osaka Moriya
Original assignee: Fuji Paudal Co Ltd
Current assignee: Fuji Paudal Co Ltd
Priority date: 1982-09-21
Filing date: 1983-09-17
Publication date: 1984-03-22
Also published as: JPS5955338A; JPS6055175B2; DE3333733C2

Description

DiPL.CHEM.bR: ^j.ÄF£ÄLQ.SJACH JJJJ 13

PATENTANWALT
ADENAUERALLEE 3O · 20OO HAMBURG 1 - TELEFON (040) 2445,23

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderin; Fuji Paudal Kabushiki Kaisha, Osaka

Granuliervorrichtung

Die Erfindung betrifft eine Granuliervorrichtung vom Naßtypus zur Erzeugung feinteiliger Granulate einheitlicher Teilchengröße durch Zugabe von Wasser oder einer Bindemittellösung zu gemahlenen bzw. aus mehreren Komponenten zusammengemischten Materialien in Pulverform.

Für solche Naßgranulierungen werden üblicherweise verschiedene Verfahren angewendet, darunter das Sprühgranulierverfahren, bei dem Granulat durch Aufsprühen einer Lösung auf das Granuliergut und nachfolgendes Trocknen erzeugt wird, das Firbelbett-Granulierverfahren, bei dem pulveriges Granuliergut beim Fluß über eine poröse Platte zur Teilchenvergrößerung durchfeuchtet und nachfolgend zum Granulat

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. 5.

getrocknet wird, das Brech-Granulierverfahreη, bei dem pulveriges Granuliergut mit Wasser vermischt geknetet und nachfolgend in einer Brechgranuliermaschine in Granulatkörner gebrochen und nach dem Trocknen gesichtet und klassiert wird, sowie das Bewegungs-Granulierverfahren, bei dem pulveriges Granuliergut in einen Behälter eingetragen wird, in dem es unter Zufügung einer geeigneten Lösung durch mit hoher Geschwindigkeit rotierende Schneidblätter gemischt und granuliert wird.

Diese bekannten Verfahren erzeugen jedoch Granulate mit sehr breiter Teilchengrößenverteilung, so daß die Ausbeute einer bestimmten gewünschten Teilchengröße auf 50$ oder weniger beschränkt ist. Diese geringe Effizienz erlaubt eine Vereinheitlichung der Teilchengrößen nur unter sehr großem Aufwand.

Aus dem japanischen Patent 57-56369 -*-^{st e}i^ne Misch- und Knetmaschine bekannt, die zum Mischen, Kneten und Emulgieren von Weizenmehl, roggenhaltigem Mehl, weizenhaltigem Mehl, Backmischungen für Kuchen und Kekse etc.

geeignet ist. Bei dieser bekannten Vorrichtung steht ein Abstreifteil zum Abstreifen des gekneteten Pulvers in Berührung mit der inneren Umfangsflache einer mit horizontaler Achse angeordneten Trommel und ist durch einen Dreharm darin verdrehbar, wobei die Drehgeschwindigkeit jedoch mit zwischen 10 und 60 Umdrehungen pro Minute sehr niedrig liegt. Eine Vielzahl von Misch- und Knetblättern sind in gleichen Abständen an einem exzentrisch in der Trommel angeordneten, sich horizontal erstreckenden Schaft angeordnet. Die Umfangsgeschwindigkeit der Knetblätter ist jedoch zwischen 75Ο Ι8ΟΟ UpM ebenfalls

Demgegenüber betrifft die Erfindung die Erzeugung fein-

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feinteiliger Granulate aus gleichmäOig zusammengesetzten Pulvern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Uranuliervorricbtung der eingangs penannι on Art zu schalten, die aus einer dispersen pulverigen Phase und Wasser odej einer ijindemitLellösuag in hoher Ausbeute von beispielsweise 90$> ein /einteiliges Granulat weitgehend einheitlicher Teilchengröße liefert.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Granuliervorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ausgestattet.

Die einfach und unaufvendig zu konstruierende Granuliervorrichtung hat den Vorteil, daß durch wiederholte Misch-, Rühr-, Granulier-, Brech- und Klassiervorgänge das Granuliergut mit im wesentlichen von der Drehgeschwindigkeit des Schlagrotors bestimmten Teilchengrößen anfällt, wobei die Teilchengröße in Abhängigkeit von der Qualität und den physikalischen Eigenschaften des Pulvermaterials, der Menge und Art des flüssigen Bindemittels usw. variieren kann. Besonders große bzw. kleine Teilchen fallen nur in geringen Mengen an. Die feinteiligen Granulate werden in kurzen Bearbeitungszeiten bei sehr hohem Wirkungsgrad erzeugt. Durch geeignete Wahl der Drehgeschwindigkeit des Schlagrotors bzw. des Drehgeschwindigkeitsverhältnisses von Schlagrotor und Käfigrotor sowie durch Beachtung der physikalischen Eigenschaften des Pulvermaterials des Bindemittels und der verwendeten Flüssigkeiten, des Mischungs— grades usw. können Granulate mit jedem gewünschten Teilchengrößenbereich beispielsweise mit Teilchendurchmessern zwischen 0.1 und 0.7 mm erhalten werden. Eine gewünschte Teilchengröße kann durch Einstellung der Drehzahl und Betriebsdauer des Schlagrotors in wählbarer Ausbeute und

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Es	zeigen:
Fig	. 1
Fig	. 2
Fig	. 3

Schüttdichte erhalten werden.

Vorteilhafte weitere Ausgestaltungen der Granuliervorrichtung sind in den Unteransprüchen 2 bis 9 beschrieben.

Im folgenden werden bevorzugte Ausi'ührungsformen der Granuliervorrichtung anhand der beigefügten Zeichnungen weiter erläutert.

einen Längsschnitt einer ersten Ausführungsform der Granuliervorrichtung; Fig. 2 einen Querschnitt der Granuliervorrichtung in

Fig. 1;

eine Schnittansicht des langsam drehenden Käfigrotors der in Fig. 1 gezeigten Granuliervorrichtung;

Fig. '+ eine perspektivische Ansicht des schnell drehenden Schlagrotors der Granuliervorrichtung; Fig. 5a

bis 5c perspektivische Ansichten abgewandelter Schlagrotoren;

Fig. 6 einen Längsschnitt einer zweiten Ausführungsform

der Granuliervorrichtung; Fig. 7 einen Querschnitt der Granuliervorrichtung in

Fig. 6 und
Fig. 8,

9 und 10 Versuchsergebnisse hinsichtlich der Teilchengröße, der Ausbeute und der Schüttdichte erfindungsgemäß erzeugter Granulate.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine Granuliervorrichtung mit einem mit horizontaler Achse angeordneten zylindrischen Gehäuse 1, dessen axiale Enden durch eine Endplatte 2 und eine dieser p<?p:enüberliegende Verschlußplatte 3 geschlossen sind. Im oberen Bereich des zylindrischen Gehäuses 1 ist eine

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Granuliergut-Einfüllöffnung k und im unteren BerRich desselben eine Granulat-Auslaßöffnung 6 vorgesehen, die durch ein Schließteil 5 wahlwei'"¹ geöffnet oder geschlossen werden kann. Diei Verschlußplatte 3 ist zum Waschen und Reinigen des Gehäuseinneren lösbar am zylindrischen Gehäuse 1 festgelegt. Die Granuliergut-Einfüllöffnung 4 ist mit einem Schieber 7 versehen, der während der Granulierung, wie Fig. 2 zeigt, geschlossen werden kann. Weiterhin sind ein Einfülltrichter 8 zur Zuführung des Granuliergutes und eine Betätigungsstange 9 zum wahlweisen Öffnen und Schließen des Schließteils 5 der Auslaßöffnung 6 mittels eines nicht gezeigten Mechanismus vorgesehen.

Im zylindrischen Gehäuse 1 sind ein Käfigrotor 10 mit Rührelementen 14 sowie ein Schlagrotor 11 in Achsennähe vorgesehen.

Wie Fig. 3 detaillierter zeigt, weist der Käfigrotor 10 im wesentlichen die Form eines an der Außenfläche einer Scheibe 13 angeordneten Käfigs auf. Die Scheibe 13 ist mit dem Ende eines ersten Antriebsschaftes 12 verbunden. Mehrere traversenartige Rührelemente 14 stehen vom Außenumfang des Käfigrotors 10 bis nahe der zylindrischen Gehäuseinnenwand des Gehäuses 1 vor.

Wie Fig. 3 zeigt, sind die Riihrelemente 14 gegen die Achse des Käfigrotors 10 geneigt, so daß bei dessen Drehung in Richtung des Pfeiles A das Granuliergut im zylindrischen Gehäuse 1 in axialer Richtung entsprechend den Pfeilen a und a¹ von den axial gegenüberliegenden Endbereichen des Gehäuses 1 zu dessen Mittelabschnitt gefördert wird. Die an gegenüberliegenden Enden des Käfigrotors 10 vorgesehenen Rührelemente 1Λ weisen Abstreifer 15 auf, die bei der Drehung des Käfigrotors 10 an der Endplatte 2 bzw. der Verschlußplatte 3 anhaftendes Pulvermaterial abstreifen.

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Der erste Antriebsschaft 12 wird zum Beispiel bei einem Durchmesser des zylindrischen Gehäuses von 205 mm durch einen in einem Halterahmen an der Endplatte 2 in einem
Lager. 16 verdrehbar gehalterten Kettenantrieb (von dem
nur ein Kettenrad 17 gezeigt ist) mit Geschwindigkeiten von zwischen 10 und 50 UpM gedreht.

Auf dem Schlagrotor 11 sind Schlagstege 18 in gleichen
Umfangsabständen angeordnet, die als sich über die gesamte Länge des Schlagrotors radial auswärts von diesem erstreckende längliche Plattenelemente ausgebildet sind. Wenn zum Beispiel der Durchmesser des zylindrischen Gehäuses 1 205 mm beträgt, weist der Schlagrotor 11 einen Durchmesser von 58 mm auf, wobei die Höhe der Schlagstege

18 9 mm beträgt. Der Schlagrotor 11 wird durch einen in einem Rahmenbereich der Verschlußplatte 3 i*¹ einem Lager

19 drehbar gelagerten zweiten Antriebsschaft 20 mit
3OOO bis 8OOO UpM in Richtung des Pfeiles B in Fig. 2
verdreht. Zum Antrieb des Schlagrotors 11 dient ein
Motor 21, dessen Drehzahl mittels eines Wechselrichters (Frequenzwandlers) verändert werden kann. Stattdessen

kann auch ein Motor mit Wechselgetriebe oder ein Wechselgeschwindigkeits-Motor hierfür verwendet werden.

Mit den in Fig. h gezeigten Schlagstegen 18 des Schlagrotors 11 kann das Granuliergut im zylindrischen Gehäuse 1 in eine der Pfeilrichtungen b oder b¹ gefördert oder
auch vom Mittelbereich des Gehäuses 1 zu dessen axial
gegenüberliegenden Enden gefördert werden, wie der Pfeil b - b¹ zeigt, in^odem der Schlagrotor 11 in Richtung des Pfeiles B bei gleichzeitiger Drehung des Käfigrotors 10 verdreht wird.

Dabei können, wie Fig. 5a zeigt, die Schlagstege in Fig. k in Schlagstege 18a abgewandelt werden, die jeweils in Form eines nur einen Teil der Gesamtlänge des Schlagrotors

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ausmachenden Plattenelements ausgeführt sind. Auch in j diesem Fall ist es möglich, das Granuliergut in eine

j der Pfeilrichtungen b oder b¹ oder in beide Richtungen

j b - b¹ bei entsprechender Verdrehung des Käfigrotors 10

j 5 zu fördern. '

Fig. 5^· zeigt abgewandelte Schlagstege 18b, die jeweils ! gegenüber der Achse des Schlagrotors 11 geneigt sind,

j Durch diese Neigung kann das Granuliergut in Richtung b

j oder bei entgegengesetzter Neigung in der Richtung b

j . 10 entgegengesetzter Richtung gefördert werden. Wenn die Schlagstege 18b jeweils, vom Mittelbereich aus, in in

Seitenansicht symmetrischer Beziehung zueinander geneigt sind, kann das Granuliergut vom Mittelbereich aus zu beiden gegenüberliegenden Enden gefördert werden.

Die in Fig. 5° gezeigten Schlagstege 18c sind von verringerter Länge und in Spiralform S in in Seitenansicht symmetrischer Beziehung zueinander angeordnet. Durch Verdrehung des Schlagrotors 11 in Richtung des Pfeiles B wird das Granuliergut im Gehäuse 1 in beiden Richtungen b - b¹ gefördert, wie Fig. h zeigt.

Die Granuliervorrichtung umfaßt weiterhin, wie Fig. 1 und 2 zeigen.einen Flüssigkeits-Sprühkopf 22 zur Zuführung von Wasser oder anderen Flüssigkeiten zum pulverigen Granuliergut. Zu diesem Zweck kann jede gevünschte Art von Sprühkopf verwendet werden, zum Beispiel

solche, die Wasser versprühen oder auch solche, die eine große Menge von Flüssigkeit sehr schnell zuführen können. Ein Rahmen 23 dient zur Halterung des zylindrischen Gehäuses 1 ,

Die Fig. 6 und 7 zeigen eine zweite Ausführungsform der

Granuliervorrichtung, bei der die horizontal ausgerichtete Drehachse eines Schlagrotors 31 unterhalb der Achse

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des zylindrischen Gehäuses 1 und des Käfigrotors 10 angeordnet ist. In den Fig. 6 und 7 sowie 1 und 2 sind gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

Wenn der Schlagrotor 31 wie beschrieben exzentrisch angeordnet ist, wird das Rühren und erzwungene Fließen des Granuliergutes verstärkt. Weiterhin ist eine solche Anordnung zur Verarbeitung jeweils kleiner Granuliergutmengen vorzuziehen. Die Brecheinwirkung der Schlagstege 38 des Schlagrotors 31 auf besonders große Teilchen ist vorteilhaft vergrößert.

Obwohl in den beschriebenen Ausführungsformen der Käfigbzw. 31 rotor 10 und der Schlagrotor 11Kmit entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden, um ihre relative Umdrehungsgeschwindigkeit zu erhöhen, kann die Granuliervorrichtung

bzw.31 dahingehend abgewandelt werden, daß der Schlagrotor 11kund der Käfigrotor 10 in gleicher Drehrichtung angetrieben werden. Die Schlagstege 18, 18a bis c, 38 können, zum Beispiel als Hammerköpfe ausgeführt werden.

Mit dem beschriebenen Aufbau der Granuliervorrichtung werden

bzw. 31

der Käfigrotor 10 und der Schlagrotor 11J/jeweils mit niedriger bzw, mit hoher Geschwindigkeit angetrieben, während verschiedene oder gleichartige pulverige Materialien unter Hinzufügung geeigneter Bindemittelmengen in das Gehäuse 1 eingetragen werden. Während einer Betriebszeit der Granuliervorrichtung von einigen 10 Sekunden bis einigen Minuten werden die Materialien durchgreifend vermischt und unter Förderung in axialer Richtung des Gehäuses 1 durch die Wirkung der Schlagstege 18, I8a-c, 38 des Schlagrotors 11, 31 und der Rührelemente 14 des Käfigrotors 10 zu einer einheitlichen Dispersion verrührt.

Durch Zugabe einer geeigneten Menge Wasser oder einer

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anderen Flüssigkeit mittels des Sprühkopfes 22 werden
unter fortwährender Umdrehung der Rotoren 10 und 11 bzw. 31 feinteilige Granulate der gewünschten Teilchen/tr^ßenverteilung erzeugt.

Im folgenden wird el.;.·* Pi- ktionsweise der Granuliervorrichtung weiter erläutert.

Bei Zuführung von Wasser oder ähnlichem zu dem im zylin» drischen Gehäuse 1 hinreichend gemischten pulverigen
Granuliergut agglomeriert dieses, wobei die Flüssigkeit

als Wachstumskeime dient, wodurch eine Mischung von

Flüssigkeit und Pulver in Form nasser Krümel (Moxa) entsteht. Wie Fig. 2 und 7 zeigen, wird bei der Drehung des Käfigrotors 10 in Richtung des Pfeiles A diese Mischung
durch die Rührelemente 14 vom unteren Bereich des Gehäuses 1 aufwärts gefördert und fällt dann auf den Schlagrotor "M bzw. 31.

Dabei prallt die Mischung auf die mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schlagstege 18, I8a-c, 38 und wird von diesen gebrochen und zentrifugal fortgeschleudert, woraufhin sie

wieder durch die Rührelemente Ik zum erneuten Fall auf den

bzw. 31
Schlagrotor 11^aufwärts gefördert wird. Dabei wird das

Granuliergut im zylindrischen Gehäuse 1 mit den Rotationsgeschwindigkeiten der Rotoren 10 und 11 bzw. 31 und der
Anordnung der Rührelemente 1k der Schlagstege "°" ^Λ sprechender Geschwindigkeit axial bewegt und einer Misch- und Führeinwirkung unterzogen. Dabei wachsen die kleinen Teilchen bis zu bestimmten Größen in Form einer flüssigkeitsnassen Mischung an, wobei allzugroße Teilchen durch

ihr eigenes Gewicht auf den oberen Bereich des Schlagrotors

bzw.31
11 ■/fallen und auf die Schlagstege 18, I8a-c, 38 aufprallen, während kleine Teilchen durch einen von- den mit hoher Geschwindigkeit rotierenden Schlagstegen 18, I8a-c, 38 erzeugten Luftstrom weggeblasen werden und so nicht direkt auf die Schlagstege 18, I8a-c, 38 aufprallen.

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Vie beschrieben bewegt die Drehung des Käfigrotors 10 das pulverige Granuliergut wie auch die nasse Mischung, die sich im unteren Bereich des Gehäuses 1 gesammelt haben und bewirkt so ein Teilchenwachstum entsprechend dem Feuchtigkeitsgrad sowie die Beförderung in den oberen Gehäusebereich

bzw.?1 zum Fall auf den Schlagrotor 1Λ\ΓAndererseits bricht der

bzw. 31 sich drehende Schlagrotor 11Kdie aus dem oberen Bereich des zylindrischen Gehäuses 1 fallende Mischung mittels der Schlagstege 18, I8a-c, 38 und formt so die Granulatteliehen mit dem gewünschten Durchmesser. Da weiterhin Teilchen mit kleinerem als dem gewünschten Durchmesser durch den durch die Drehung der Schlagstege 18, I8a-c, 38 erzeugten Luftstrom weggeblasen und nicht gebrochen werden, wird auch eine Klassierung der Teilchen erzielt.

Die Fig. 8, 9 und 10 zeigen Ergebnisse von Versuchen mit pharmazeutischen Präparationen. Die verwendeten Materialien waren; 60% Lactose (0,5 kg/l), 30$ Maisstärke (0,38 kg/l), 10% kristalline Zellulose (Handelsbezeichnung) (0,3 kg/l), hergestellt von Asahi Chemical Industry Co., Ltd.} Bindemittel (PVA) 3% wässrige Lösung, 25% D.B.

Die Materialien wurden in Mengen von 2 Litern verarbeitet, die Mischzeit im trockenen Zustand betrug zwei Minuten,

die Flüssigkeit wurde während 30 Sekunden zugeführt. Die ~j

Granuliervorrichtung wies einen Gehäusedurchmesser von j

205 mm und einen Durchmesser des Schlagrotors von 58 ram bei j

9 mm hohen Schlagstegen auf, der Schlagrotor war mit dem j

Käfigrotor konzentrisch angeordnet. '<

Wie Fig. 8 zeigt, ist bei gleicher Granulierzeit der durehschnittli^riilchendurchmesaeryBei^öVöOO UpM kleiner, während, Fig. 9 zeigt, die Ausbeute an Teilchen zwischen 0.1 und 0.5 mm sich mit der Granulierzeit und der Drehzahl des Schlagrotors ändert. Fig. 10 zeigt, daß die SchüttdfchteV der granulierten Teilchen sich mit der Granulierzeit und

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Drehzahl ändert.

bzw. 31
jihli

Da der Schlagrotor 1 1 j/einschließlich der darauf vorgesehenen Schlagstege 18, I8a-c, 38 einen maximalen Durchmesser von 76 mm aufweist, ist das Anlaufdrehmoment seines Antriebsmotors in vorteilhafter ¥eise nicht übermäßig giroß, selbst wenn Drehzahlen von 100.000 UpM erreicht werden.

bzw. Gleichzeitig gewährleistet der Schlagrotor 11\/31 eine

hinreichend einheitliche Durchfeuchtung.

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Claims

DiPL-CHEM-DK.jH^-RAtDiSTACH 0 0 0 0 / 0 0 '"' P-ATENYaNWALT** ADENAUERALLEE 30 · 20OO HAMBURG 1 · TELEFON (040) 244523 Aktenzeichen; Neuanmeldung Anmelderini Fuji Paudal Kabushifci Kaisha, Osaka PATENTANSPRÜCHE

1) Granuliervorrichtung mit einem an den Enden verschlossenen, liegenden zylindrischen Gehäuse (i) mit einer Granuliergut-Einfüllvorrichtung (^,7»8) und einer Granulat-Auslaßvorrichtung (5»6,9)ι einem im Gehäuse konzentrisch verdrehbar angeordneten Käfigrotor (1O) mit nahe an die Gehäusewand vorstehenden Rühreieraenten (14), einem sich in den Käfigrotor (1O) im wesentlichen achsparallel hineinerstreckenden Schlagrotor (11,31) mit von dessen Außenumfang auswärts vorstehenden Schlagstegen (i8,i8a-c,38 sowie Antriebsvorrichtungen (12,17,20,21) für den Käfigrotor (1O) und den Schlagrotor (11,31).

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2) Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagrotor {11) konzentrisch mit dem zylindrischen Gehäuse (i) und dem Käfigrotor (1O) angeordnet ist.

3) Granuliervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schlagrotor (31) mit zu den Achsen des zylindrischen Gehäuses (i) und des Käfigrotors (1O) exzentrischer Drehachse angeordnet ist.

h) Granuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsvorrichtung (i2,17) des Käfigrotors (1O) und die Antriebsvorrichtung (20,21) des Schlagrotors ( 1 1, 31) jeweils außerhalb der gegenüberliegenden axialen Endflächen des zylindrischen Gehäuses (i) angeordnet sind.

5) Granuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Käfigrotor (1O) und der Schlagrotor (ii) zur Verdrehung in entgegengesetzten Drehrichtungen ausgelegt sind.

6) Granuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5t dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagstege (18,38) des Schlagrotors (11,31) als sich über dessen gesarate Länge erstreckende Plattenelemente ausgebildet und in gleichen Umfangsabständen angeordnet sind.

7) Granuliervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5i dadurch gekennzeichnet, daß die Schlagstege (18,38) als sich nur über einen Teil der Länge des Schlagrotors (11,31) erstreckende Plattenelemente ausgebildet und

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an diesem zur axialen Förderung· des Granuliergutes bei seiner Verdrehung angeordnet sind.

8) Granuliervorrichtung nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daü die Schlagstege (18,38) spiralförmig schräg zur Achse des Schlagrotors (11,31) auf dessen Außemumfangsfläche angeordnet sind.

9) Granuliervorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente (1^) des Käfigrotors (1O) zur Förderung des Granuliergutes in der vom Schlagrotor (11,31) bewirkten Förderrichtung entgegengesetzter Richtung zur Achse des Käfigrotors (1O) geneigt angeordnet sind.

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